[發(fā)明專利]一種基于CCD的零件尺寸測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210586952.7
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103063159A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳蘇婷;孟浩;呂偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/02;G01B11/26;G01B11/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于CCD的零件尺寸測量方法，其特征在于，所述方法通過CCD采集待測零件數(shù)字圖像，用計算機對采集到的數(shù)字圖像信號進行處理，測量待測零件的尺寸；具體步驟如下：

步驟A，由CCD采集待測零件數(shù)字圖像，通過高速數(shù)字接口傳遞給計算機實時處理；

步驟B，使用計算機實時圖像處理方法測量待測零件尺寸；該圖像處理方法中具體包括以下步驟：

步驟B-1，圖像預(yù)處理：去除噪聲和光學(xué)干擾；該步驟采用中值濾波進行圖像預(yù)處理，該中值濾波為二維中值濾波，該二維中值濾波的輸出為：g（x,y）=med{f(x-k,y-l),(k,l∈W)}，其中,med是取中值操作；f(x,y)，g(x,y)分別為原始圖像和處理后圖像，W為二維模板，維度為L，所述二維模板W為2*2區(qū)域或3*3區(qū)域；k,l是整數(shù)，取值為（x,y）為像素點；

步驟B-2，邊緣檢測：檢測出待測零件的邊緣；包括如下過程：

步驟B-2-1，計算待測零件的邊緣，差值計算待測零件的邊緣，待測零件邊緣輸出公式為：g(x,y)=f(x,y)-h(x,y),其中f為零件圖像，h為背景圖像；

步驟B-2-2，對待測零件的邊緣進行二值化處理，處理方法為：求取全局閾值T1，判斷考察點（x，y）的灰度f（x，y）：

如果考察點（x，y）的灰度f（x，y）>(1+a)*T1，則b（x，y）＝255，表示黑色；

如果考察點（x，y）的灰度f（x，y）<(1-a)*T1，則令b（x，y）＝0，表示白色；

其中，a為0與1之間的常數(shù)；b（x，y）為黑白度量函數(shù)；

步驟B-3，輪廓信息提取；該步驟具體過程如下：

步驟B-3-1，按從上到下，從左到右的順序掃描圖像，尋找沒有標(biāo)記跟蹤結(jié)束記號的第一個具有最小行值和最小列值的邊界起始點A₀，定義一個掃描方向變量dir,該變量用于記錄上一步中沿著前一個邊界點到當(dāng)前邊界點的移動方向，其初始化取值為：

1）對4連通區(qū)域取dir=3；

2）對8連通區(qū)域取dir=7；

步驟B-3-2，按逆時針方向搜索當(dāng)前象素的3*3鄰域，其起始搜索方向設(shè)定如下：

a.對4連通區(qū)域取（dir+3）mod4；

b.對8連通區(qū)域，若dir為奇數(shù)，取(dir+7)mod8；若dir為偶數(shù)，取(dir+6)mod8；

在3*3鄰域中搜索到的第一個與當(dāng)前像素值相同的像素便為新的邊界點A_n,同時更新變量dir為新的方向值；n為自然數(shù)，表示邊界點序數(shù)；

步驟B-3-3，如果A_n等于第二個邊界點A₁且前一個邊界點A_n-1等于第一個邊界點A₀，則停止搜索，結(jié)束跟蹤，否則重復(fù)步驟B-3-2繼續(xù)搜索；

步驟B-3-4，由邊界點A₀、A₁、A₂、……、A_N-2構(gòu)成的邊界便為要跟蹤的邊緣點，存儲邊緣點坐標(biāo)為(N-1)×2矩陣；N為自然數(shù)，表示所有邊界點的總數(shù)；

步驟B-4，特征點檢測與識別方法：

步驟B-4-1，利用DP算法檢測輪廓角點，其方法為：先從輪廓選擇2個最遠(yuǎn)的點，然后將2個點連成一個線段，再查找輪廓上到線段距離最遠(yuǎn)的點，添加到逼近后的新輪廓；算法反復(fù)迭代，不斷將最遠(yuǎn)的點添加到結(jié)果中，直到所有的點到多邊形的最短距離小于parameter參數(shù)指定的精度；

步驟B-4-2，利用自適應(yīng)k-曲率AKC算法和映射高度函數(shù)PHF算法識別分割圖元；在斷點提取中,AKC函數(shù)用于提取拐角和光滑連接之間的特征點，PHF函數(shù)用于從圓弧中區(qū)分出直線段的特征點；其方法為：求得每個特征點處的AKC函數(shù)，通過AKC函數(shù)有無最大值判斷該點為角點或平滑結(jié)點；利用PHF函數(shù)，判斷特征點兩側(cè)的曲線是直線或曲線；

步驟B-4-3，利用最小二乘法擬合直線或者曲線，其方法為：

對分割出的圖元，根據(jù)步驟B-4-2判斷結(jié)果，擬合成線性直線或圓；得到最小二乘法擬合曲線的參數(shù)，包括曲率、斜率、長度和角度參數(shù)。