基于机器视觉的光纤几何参数检验系统的研究与实现

摘要

随着信息技术的发展，现代社会对光纤的需求量越来越大，生产光纤的企业也越来越多。光纤的直径在100μm左右，对广大中小企业来说，检验光纤的几何参数主要靠人工完成，效率低、可靠性低，严重制约了生产力的提高。本文对光纤的几何测量原理进行了研究，并使用数字图像处理技术来解决光纤的自动几何参数检验难题。
　　 通过对光纤几何参数检验的原理和技术要求进行分析，根据输入图像的特点，提出了光纤几何参数检验的总体技术方案。该方案借鉴了经典的数字图像处理的方法，将测量过程分为图像处理和测量两个部分，其中图像处理又分为图像预处理、图像分割和特征提取三部分介绍。
　　 设计了图像的预处理方案，该方案先转换图像的格式，再将图像放大，然后用中值滤波算法过滤噪声。采用全局阈值法将图像转为二值图像。
　　 结合输入图像的实际，改进了轮廓跟踪算法，彻底滤除噪声，保留目标边界。设计了几何参数测量的方案，该方案主要理论依据是最小二乘法曲线拟合和平面解析几何相关理论。设计了两种方案滤除拟合点中的坏点，保证拟合的精度。提出了一种基于最小二乘法思想的圆弧拟合迭代算法。提出了一种评估拟合误差的方法。
　　 根据研究的理论成果，开发出了光纤几何参数检验软件，对软件的测量精度及性能作了评估研究和实验。同时，提出了进一步提高性能的改进方向，通过与手工测量结果进行比较，发现了算法上的某些不足，提出了改进的措施。