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申请硕士论文 基于CCD技术的平面机构运动研究(共80页,37331字)
摘要
机构运动分析是机构分析的重要工作之一。由于在理论研究和工程应用中，经常需要获取平面运动构件的真实运动参数，如构件上点的位移、速度、加速度以及构件的角位移、角速度和角加速度等，因此获得真实构件上点的位移、轨迹、速度和加速度以及构件的角位移、角速度和角加速度非常必要。为此，本课题针对平面机构中典型的曲柄滑块机构，对CCD采集得到的机构运动时变序列图像加以处理，得到构件上点的不同时刻的坐标，并利用数值方法计算出构件的速度、加速度等运动参数。该方法凸现了CCD的非接触测量的优点，弥补了其它传感器的使用局限。
课题以计算机数字图像处理技术和数值分析理论为基础，在Visual C++软件平台上，对CCD采集得到的机构运动图像进行匹配处理。在比较去均值归一化相关法、不变矩法以及序贯相似性检测法的抗干扰能力、抗旋转能力的基础上，提出了一种以去均值归一化相关法为主的改进匹配算法，该改进算法不但在处理旋转目标的匹配时具有较高的精度，而且通过改进其搜索策略，使改进算法具有了算法速度快、误匹配率低的优点。最后通过对几种数值计算方法在计算机上进行实际比较，确定采用基于最小二乘原则的多项式拟合方法计算出机构的运动参数。
课题提出了一种新的目标识别方法，名为弦方法，并对该方法实际应用中出现的一系列问题，进行了详细、深入的探索。
关键词：去均值归一化相关法, 不变矩法, 序贯相似性检测法, 弦方法, 傅立叶描绘子
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 课题研究现状 1
1.2.1 常用匹配算法介绍 2
1.3 相关课题应用 2
1.3.1 课题应用领域 3
1.3.2 国内外农业生产中机器视觉的应用 3
1.3.3 工业生产中机器视觉的应用 4
第二章 图像匹配概述 7
2.1 概述 7
2.1.1 图像匹配的数学描述 7
2.2 图像匹配算法分类 8
2.3 图像匹配算法的关键要素 9
2.4 图像匹配算法的性能比较 10
2.4.1 影响匹配性能的因素 10
2.5 本章小结 11
第三章 图像预处理 12
3.1 亮度变换 12
3.1.1 灰度级变换 12
3.1.2 直方图均衡化 13
3.2 空间滤波 15
3.2.1 线性空间滤波 16
3.2.2 非线性空间滤波 17
3.3 图像分割 17
3.4 本章小结 18
第四章 常用匹配算法讨论 20
4.1 相似性度量 20
4.1.1 距离相似度度量 20
4.1.2 角度相似度度量 22
4.2 搜索策略 23
4.2.1序贯相似性检测算法 23
4.2.2 分层搜索匹配算法 24
4.3 几种常用的匹配算法研究 24
4.3.1 序贯相似性检测法(SSDA) 24
4.3.2 去均值归一化相关法（NNPROD） 26
4.3.3 不变矩法(IM) 27
4.4 实验结果与分析 28
4.5 本章小结 32
第五章 改进算法流程及其数据结果分析 33
5.1 算法改进思路及流程 33
5.2 匹配算法关键要素 35
5.2.1 相似性度量 35
5.2.2 搜索策略 35
5.2.3 计算量分析 36
5.3 去均值归一化相关法与不变矩法匹配效果及分析 38
5.3.1 不变矩法(IM)实验结果 38
5.3.2 去均值归一化相关法实验结果 40
5.4 改进后的去均值归一化相关法的数据结果及其抗干扰能力 40
5.4.1 当基准图不来自于实时图 41
5.5 改进算法所得结果的位移、速度、加速度分析 42
5.5.1 连杆中右铰链的位移分析 44
5.5.2 连杆中右铰链的速度、加速度分析 45
5.5.3 连杆角位移、角速度、加速度分析 51
5.5.4 改进去均值归一化相关法的优点 52
5.6 本章小结 53
第六章 一种新匹配算法的探索 54
6.1 弦方法理论 54
6.1.1 弦方法的优缺点 55
6.1.2 数据处理流程 55
6.2 弦方法与不变矩法的比较 56
6.2.1 弦方法噪声数据及分析 56
6.2.2 弦方法的旋转、伸缩不变性 57
6.2.3 不变矩法的数据结果 57
6.2.4弦方法效率改进 58
6.3 弦方法与傅立叶描绘子法的比较 59
6.3.1 傅立叶描绘子法的本原理 59
6.3.2 弦方法与傅立叶描绘子法的实验结果比较 60
6.4 弦方法的特征提取 61
6.5 弦方法在本课题的应用研究 62
6.6 本章小结 66
第七章 结论与展望 67
7.1 结论 67
7.2 展望 68
参考文献 69
发表论文和参加科研情况说明 72
致 谢 73