关于机器视觉国内外研究现状

1、机器视觉国内外研究现状高技术的船舶和海泮工程装备既是高附加值,又是结构复杂、技术含录高、忖能 要求高的产品，为睛2高技术船舶和海洋工程装备建造的需要,我国的船舶企业必须 转型、升级，改造生产设地、优化:艺流程，实现船舶企业生产日7力化、信息化，以 提高生产效率和制造精度，曲面分段建造和水火穹极曲面成形是船舶建造的歪要组成部分.曲面分段建造和 水火弯板曲而成形的工艺水平直接影响着船舶整体建造的周期、效率以及质量,开展 相关关键技术的研究，突破技术瓶颈，可以为船舶制造提供有力的保障。目前,t信部和国内船舶龙头企业都非常小视船体曲面钢板分段建造和水火穹板 曲面成形问题，而国内大办船舶企业在前期的船体

2、设计、放样、展开、号料、切割, 以及后期的装配、埠按等多数环节第己实现了信息化和自动化。但在船体大型曲面分 段川匚这一关犍环节上仍靠手工方式,严重影响了船珀遑造的效率.曲面板的加工仍 然采用人工水火弯板加工方式，主要依靠工人凭经验来布加热线，然后火力进行局部 加热,并用水进行跟踪冷却，沿着加热线加工后，把钢板四周的约束放松，il钢板彻 底自由同弹,再、卡样板进行比对,岩误差在2至3mm以内,则认为达到加匚要求的 标准,否则就需要布新布加热线再加工。这钟方法要求预先设计制造出样板箱、样板 条，加工工艺繁琐，而r测址的精度差、效率低。技术性强、难度大、加工时间长、生产效率低、加工精度较难控制,传统

3、的水火 弯板加工方式已经不能适应现代化造船要求，水火弯板加工工艺的革新势在必行。利 用计算机技术和数控技术来实现船用钢板加工的自动化,这对提高劳动生产率，减轿 i.人的劳动强度，提高加i：精度，海里造船周期行苻重大意义。在水火弯板加工环节中，对于钢板成型情况的在线检测是重要环。课虺以计算 机现觉理论为堪础构建r二维照相测试系统.系统属于一种机器视觉系统。三维照相 测忒系统时钢板的或型情况进行检测，检测的结果反馈给专家系统，专家系统综合制 板材质和极厚等因素，把检测结果q数学放样所得到的砧用钢板标准形状相比较，然 后确定火焰温度、加热线长度、焰道间距、加热次数、冷却方式、冷却时间、水火距 和水流

4、等参数，最后把参数输出到水火弯板加工装置用以再加工，直至产品符合标准。由传统的k样板测录方式可知，测展主要控制点便可以代替整个钢杈的测策加工, 所以可针对钢板表面投影足鲂密度的点结构光.测最这些点结构无完全可以涉足整块 钢板成里测量的要求。三维照相测圆系统便是针对这些投影点结构光进行测量。机器视觉川是建立在计算机视觉理论基础上,偏市于计算机视觉技术工程化的一 门科学.而在很多文献中，计算机视觉和机器视觉两个术语是不加以区分的，但其实 二名是杓一定区别的.具体来说，计凫机视觉是为机器视觉提供图像利珏物分析的理 论及算法基础,机器视觉为计和机视觉的实现提供传感爆模加、系统构造和实现手段.早在196

5、5年.麻？t理工学院的robe心在他的论文中论述了以计兑机理论为基 础实现从拍蹑物体的 维图像得到物体w维形状信息r条”能件,从此开辟了以 解析物体二维场景为目的的机器视觉理论与实践研究.自2。世纪7()年代中开始. zarr领衔的研究学者们创了系统化的计兑机视觉理论,该理论奠定机器视觉 理论部分研究的基神,m称得上是里程碑式的进展.理论的核心内容即是以：维 图像为基础快发出物体三维儿何形状.自从20世纪卬鹿代以来.机器视馆的研究一 直属于现代岛科技研究中一块非常活跃的研究领域,并且逐渐从实验室研究转向实际 的应用.到90年代.计兑机视觉在业环境中汨到广泛应用.同时.基于多视几何的 视觉理论也

6、得到迅速发展。目前.在欧美、f1本等发达国家机器视觉技术发展的相对较快.相应的两用也较 为成熟,其应用则其要集中在电子行业和半导体行业。住国外,机器视觉技术已经可 以清处分为一个部分：底层开发部分、二次开发部分、最终使用部分.第一部分是指 开发皿用机器视觉系统.如：dvt.四门子.欧姆龙.evision. cognex等公司. 这些公司投入了大量的人力和物力研窕并开发了机器视觉的硬件方品和软件产品.第 二部分是专门使用通用机器视觉系统.为最终需求方搞次开发.开发各种专用的系 统.一般的通用机热视觉系统公司也会有解决方案提供洽n户.第一部分的用户是在 正将机器视觉系统的用到各个领域中的人,他们使

7、用已算开发成型的机器视觉系统. 并且负面对系统进行测试评估.1.2.2国内机器视觉技术研究现状本世纪初，机器视觉的概念即被引入到中国自动化用户面前，但是在很长一段时 间内,机器视觉技术还处于推广普及朝。和国外先进的机器视觉技术相比，国内的差 距还是比较大，这种差他主要表现为软硬件的组态集或开发能力弱.这就必燃导致开 发成本升高、效率降低.坦然国内机器视觉技术存在若种i中间虺，但是在视觉软件、 相机、光源等机器视觉产品的研发方面还是取得了一些成果.国内一些相关大专院校、 研究所和企业近年来在机器视觉技术飙域进行枳极的探索和大胆的尝试，并谴步开 始了工业现场的应用，其中大多集中在半导体、电子制造、

8、制药、f()刷等行业，如今在汽年制造、包装乃至新能源行业的一些场合，机器视觉技术也开始了升温”目前国内格机器视觉技术应用到钢板加工检测中的尝试还很少，主要集中在为钢 板质房缺陷的检测门叫 也行对钢板板厚、板宽以及板形的检测,而机器视觉技 术在水火弯板加工检测中的应用就更少，现阶段只行对水火弯板线变形用的检测测 量,而对角变形等参数的测量还没有涉及.三军照相网试工控制台机械手图1.1工业多h视觉三维测易系统fij.l.l industrial 3d measunemeni system based on niiilri-vision三维照相洌试系统以立体视觉理论为算法基础来进行重建测最的，卜.面

9、就来了解 -卜立体视觉三维重建的关键步骤，并由此引出课题的讲究内容及重点，给出文章结 构。所谓、7一体视觉三维业建即从两个或两个以上视点不集同一目标物图像.由三角法 测量原理来计算视喜 从而推算出目标物的二维信息。barnard将影响立体视觉测量 系统的要素分为六点：图像获取；摄像机标定；预处理及特征提取；立体匹配；3d克 建；点云数据处理。也付很多人有着不同的分类方法，但因barnard的分类较为细致, 可令课题研究更为规范，图像的狭取主要受硬件条件的制约课题在已仃帙件系统基 础上进行软件算法研究,暂不讨论图像获取的技术要点,课题的研亢内容集中在后面 五点。利用利用格标定相机的内外参数标定后的相机固定在测殳架上不再移动.对于 图像的预处理及竹征提取,目前方式很多,主要取决于应用的场合及目的,竹征提取 是为了得到匹归赖以进行的图像特征，根据所来用投影洁构光的特征，需要提取点状 特征和线状特征。立体匹配是二