[發明專利]單針掃描式螺紋測量儀探針X軸旋轉偏差的視覺檢測方法

有效

• 申請號: 201310217418.3
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103337067A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙東標;陳盛;陸永華;劉凱;王揚威;章永年;貢國云;沈建清
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01B11/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種對單針掃描式螺紋測量儀測量探針的X軸旋轉偏差的視覺檢測方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1、初始化標定：

步驟1-1、采集第1幀包括探針運動區域的RGB圖像，根據以下公式將RGB

圖像轉化為灰度圖像;

Gray=(R*19595+G*38469+B*7472)>>16

其中，R、G、B分別表示RGB圖像中的對應的紅、綠、藍三個顏色分量，

Gray表示灰度值；

步驟1-2、利用SUSAN角點檢測算法，對灰度圖像進行角點檢測，得到包

括上、下探針尖點在內的所有角點信息；

步驟1-3、人工操作，選中上、下探針尖點對應的兩個角點；

步驟2、實時檢測探針尖點：

步驟2-1、采集第k+1幀包括探針運動區域的RGB圖像，將其轉化為灰度圖像，其中k≥1;

步驟2-2、當k=1時,以前一幀圖像中探針尖點的位置為預測尖點，即P′_k+1＝P_k；當k≥2時,根據第k-1幀和k幀的灰度圖像中探針尖點的位置，通過以下預測公式預測k+1幀圖像中的探針尖點位置；

P′_k+1＝P_k+(P_k-P_k-1)＝2P_k-P_k-1；

其中，P為探針尖點的坐標向量，P’為探針尖點的預測坐標向量，k為圖像的幀數；

步驟2-3、以探針尖點預測坐標向量P’為基礎，在第k+1幀灰度圖像上構建局部感興趣區域;

步驟2-4、通過對局部感興趣區域進行SUSAN角點檢測，過濾出上、下探針尖點位置;

步驟2-5、對過濾出的上、下探針尖點進行距離校驗；

距離校驗條件1為

|d(Pup,Pdown)-d0(Pup,Pdown)|<ϵ1]]>

其中，d(P_up，P_down)表示K+1幀圖像中的上、下探針尖點之間的距離；d₀(P_up，P_down)表示k幀圖像中的上、下探針尖點之間的距離；ε₁為誤差閾值；

步驟2-6、判斷步驟2-5校驗結果，如滿足條件1，則轉入步驟2-10，否則轉步驟2-7；

步驟2-7、以Canny算子檢測局部感興趣區域中圖像邊緣信息，利用Hough變換提取直線輪廓，進一步根據以下規則分別得到上尖點和下尖點對應的圓錐母線：

a)在所提取的直線中，兩條探針圓錐母線與圖像中X軸夾角大小在60°～80°之間；

b）兩條圓錐母線之間的夾角滿足θ₁,θ₂分別是兩

條探針圓錐母線與圖像X軸夾角；

c)圓錐母線交點Q為所有配對成功直線交點的最高點，并且在圖像內；

步驟2-8、根據所得上尖點和下尖點對應的圓錐母線，計算上、下輪廓交點，并進行距離校驗；

距離校驗條件2為

|d(Qup,Qdown)-d0(Qup,Qdown)|<ϵ2]]>

其中，d(Q_up，Q_down)表示當前幀圖像中的上、下探針尖點之間的距離；d₀(Q_up，Q_down)表示前一幀圖像中的上、下探針尖點之間的距離；ε₂為誤差閾值；

步驟2-9、判斷步驟2-8校驗結果，如滿足條件2，則根據上一幀圖像中理想探針尖點Q₀與P₀的距離以及當前幀圖像中理想探針尖點Q，按下式計算當前幀中實際探針尖點P；

P＝Q+P₀-Q₀，轉入步驟步驟2-10；

若條件2亦不滿足，則認為當前幀圖像檢測失敗，測量數據點不存入數據庫中，轉步驟2-1；

步驟2-10記錄上、下探針尖點的位置及其連線斜率k；

步驟3、計算旋轉偏差角度

步驟3-1、分別擬合探針上、下尖點位置，求出探針運動直線，具體過程如下；

探針一次上、下運動捕獲的視頻序列中，若檢測出的有效探針尖點數為N，利用線性回歸方程

kM=Σi=1N(xi-x‾)(yi-y‾)Σi=1N(xi-x‾)2=Σi=1Nxiyi-Nxy‾Σi=1Nxi2-Nx‾2]]>

求出探針運動直線;其中，k_M為運動直線的斜率；x_i,y_i分別為第i幀圖像中探針尖點的橫、縱坐標；x‾=Σi=1NxiN,]]>y‾=Σi=1NyiN;]]>

步驟3-2、根據每幀圖像中的上、下探針尖點位置，求出各幀圖像中探針所在直線方向；即

ki=yup-ydownxup-xdown,(i=1,2...,N)]]>

其中，k_i為第i幀圖像中，探針上、下尖點的連線斜率；(x_up,y_up)為上探針尖點坐標，(x_down,y_down)為下探針尖點坐標；

探針上、下尖點連線斜率k的均值為

kL=Σi=1NkiN]]>

利用探針上、下尖點連線平均斜率k_L得到一條上、下尖點的擬合直線;

步驟3-3、計算探針運動直線與上、下尖點擬合直線的夾角θ

θ=atan|kL-kM1+kLkM|]]>

θ即為旋轉偏差角度。