Разработка и анализ алгоритмов цифровой обработки сигналов в задаче оптической лазерной триангуляции

• Автор: Давыденко, Егор Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1. МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ВИДЕОКАМЕРЫ
1.1. Вводные замечания
1.2. Модель формирования цифровых изображений на основе перспективной проекции
1.2.1. Аффинные преобразования в трехмерном пространстве
1.2.2. Перенос
1.2.3. Масштабирование
1.2.4. Поворот
1.2.5. Поворот вокруг произвольной оси
1.2.6. Модель камеры
1.2.7. Матрица перспективной проекции
1.2.8. Прямоугольная и слабая перспективная проекции
1.3. Алгоритм Левенберга-Марквардта
1.3.1. Постановка задачи
1.3.2. ЬМА как комбинация простейшего градиентного метода и
метода Гаусса-Ньютона
1.3.3. ЬМА как метод доверительных интервалов
1.4. Краткие выводы
2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КАЛИБРОВКИ ЦИФРОВОЙ ВИДЕОКАМЕРЫ
2.1. Вводные замечания
2.2. Обработка цифровых изображений в задаче калибровки видеокамеры
2.2.1. Процедура распознавания калибровочных полос
2.2.2. Преобразование Хафа для обнаружения линий на цифровом
изображении
2.2.3. Автоматический анализ аккумулятора преобразования Хафа43

2.2.4. Обнаружение непрерывных линий
2.2.5. Отбор корректных пар прямых
2.2.6. Анализ штрихового кода линий
2.2.7. Генерация возможных кодовых последовательностей
2.2.8. Автоматическое определение интервала дискретизации
кодовой последовательности
2.2.9. Надежность обнаружения линий
2.2.10. Повышение быстродействия преобразования Хафа
2.3. Вычисление положения цифровой видеокамеры методом
Левенберга-Марквардта
2.4. Точность определения координат видеокамеры
2.5. Краткие выводы
3. ВЫЧИСЛЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ КООРДИНАТ ТОЧЕК ОБЪЕКТА ПО ДВУМЕРНЫМ ЦИФРОВЫМ ИЗОБРАЖЕНИЯМ
3.1. Вводные замечания
3.2. Предварительная цифровая обработка кадров входной
видеопоследовательности
3.2.1. Предварительная фильтрация
3.2.2. Получение разностного кадра
3.2.3. Цифровая обработка изображений разностных кадров методом
анализа гистограмм
3.3. Решение задачи обнаружения гауссова видеоимпульса на цифровом изображении
3.3.1. Оптимал ьные методы
3.3.2. Аппроксимирующие методы
3.4. Аппроксимация набора точек плоскостью
3.5. Вычисление трехмерных координат точек поверхности объекта
3.6. Анализ погрешностей, возникающих в системе
3.7. Метод пространственно-временной обработки
3.7.1. Разработка алгоритма применения пространственно-временной обработки в разрабатываемой системе
3.7.2. Анализ результатов работы метода
3.8. Краткие выводы
4. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ СКАНИРОВАНИЯ
4.1. Вводные замечания
4.2. Преобразование облака точек в карту высот
4.3. Триангуляция Делоне
4.4. Наложение текстуры
4.5. Совмещение результатов сканирования
4.5.1. Метрика точка-точка
4.5.2. Поиск решения методом наименьших квадратов
4.5.3. Метрика точка-плоскость
4.5.4. Сравнение метрик точка-точка и точка-плоскость
4.6. Анализ получаемых моделей
4.6.1. Анализ качества пайки элементов поверхностного монтажа
4.6.2. Анализ форм деталей
4.6.3. Согласование форм
4.7. Фильтрация выходных моделей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

2.2.6. Анализ штрихового кода линий
После нахождения необходимого количества корректных пар прямых производится считывание штрихового кода, нанесенного на центр полосы, составленной найденными прямыми.
Штриховой код представляет собой чередование черных и белых областей переменной ширины. Для кодирования в двоичном базисе области могут быть единичной и двойной ширины. Единичная ширина принимается за двоичный ноль, двойная ширина - за двоичную единицу. Таким образом, полоса может содержать одновременно две независимых кодовых последовательности - позитивную (закодированную шириной светлых областей) и негативную (закодированную шириной темных областей).
Для считывания кода на первом этапе определяются параметры прямой, лежащей на середине калибровочной полосы (прямая АВ на рис. 2.9).
А В

0 0 ООО
1 0 10 0
Рис. 2.9. Процедура считывания кода на калибровочной полосе: а) исходная калибровочная полоса; б) изображение полосы после применения оператора Собеля; в) развертка кода,
считанного по прямой АВ
Для этого вычисляется среднее арифметическое параметров II и Т найденных прямых, составляющих края данной калибровочной полосы. Далее, алгоритм последовательно проходит все точки прямой АВ, составляя зависимость интенсивности точек изображения от смещения вдоль этой