[發明專利]一種自動視覺檢測中基于光柵定位的二維圖像拼接方法

有效

• 申請號: 201310461385.7
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103455993A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 劉霖;陳偉;孫文緞;唐雪松;羅穎;宋昀岑;劉娟秀;楊先明;陳鎮龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

1.一種自動視覺檢測中基于光柵定位的二維圖像拼接方法，通過拍攝平臺與相機坐標夾角參數修正子圖在大圖中的坐標值，計算各子圖四角的位置坐標，通過各像素所對應的實際物理距離得到大圖的尺寸，用雙線性插值計算子圖中的亞像素坐標位置像素灰度得到大圖中的像素灰度，得出拼接后的大圖，具體步驟是：

S1：計算圖像中單個像素代表的物理尺寸Δd，步驟是：

Ｓ11：制作圓盤格標定片，所述圓盤格標定片上設置不重疊標定圓點，標定圓點與圓盤格標定片邊界清晰，所述標定圓點設置為e行e列，個數為s，其中s=e×e；

Ｓ12：把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝第一張圖像,提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(x_1i,ｙ_1i),i=1,2,....,s，記錄X'軸光柵尺的讀數為d₁；

S13：平臺沿X'軸運動保證圓盤格完整的出現在相機視場中，相機拍攝第二張圖像，X'軸光柵尺的讀數變為d₂，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(x_2i,ｙ_2i),i=1,2,....,s，計算前后兩張圖像中對應標定圓的圓心坐標之差，得到s個向量r_i=(x_2i-x_1i,y_2i-y_1i),i=1,2,....,s；

S14：用平臺X'軸移動的距離除以向量的平均長度，得到X'軸方向上圖像單個像素代表的物理尺寸Δd₁，具體計算為

Δd1=s×(d2-d1)||r1||+||r2||+...+||rs||]]>

S15：把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝第三張圖像,提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(x_3i,ｙ_3i),i=1,2,....,s，記錄Y'軸光柵尺的讀數為d₃；

S16：平臺沿Y'軸運動保證圓盤格完整的出現在相機視場中，相機拍攝第四張圖像，Y'軸光柵尺的讀數變為d₄，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(x_4i,ｙ_4i),i=1,2,....,s，計算前后兩張圖像中對應標定圓的圓心坐標之差，得到s個向量r_i=(x_4i-x_3i,y_4i-y_3i),i=1,2,....,s；

S17：用平臺Y'軸移動的距離除以向量的平均長度，得到Y'軸方向上圖像單個像素代表的物理尺寸Δd₂，具體計算為

Δd2=s×(d4-d3)||r1||+||r2||+...+||rs||]]>

S18：取平均值得到圖像中單個像素代表的物理尺寸Δd，其中

Δd=(Δd₁+Δd₂)/2

S2：檢測被檢測物移動平臺坐標系X'與相機坐標系X之間的夾角θ，Y'與

相機坐標系Y之間的夾角β；

S3：相機拍攝圖像子圖，計算各子圖坐標及尺寸，步驟為：

S31：子圖1拍攝時X'軸光柵尺的讀數記為Ｄ1，Y'軸光柵尺的讀數記為Ｄ2，子圖1左下角點位置坐標與坐標原點的距離K為：

平臺沿X'移動適當距離拍攝子圖2，......，拍攝完第一行q張子圖后，平臺沿Y'移動適當距離再拍攝第二行q張子圖，拍攝子圖為p行，q列，總數為n，其中n=p×q，拍攝子圖按字母“S”順序排布，相鄰兩張子圖部分重疊，所有子圖包括被拍攝物所有部分；

第1行1列子圖左下角點為A₁₁，逆時針順序標記A₁₁B₁₁C₁₁D₁₁點；第1行2列子圖左下角點為A₁₂，逆時針順序標記A₁₂B₁₂C₁₂D₁₂；......；第p行q列子圖n左下角點為A_pq，逆時針順序標記A_pqB_pqC_pqD_pq；

S32：各子圖Ａ點坐標位置為：

第1行子圖Ａ點坐標為：

xA11=KcosθyA11=KsinθxA12=AA11AA12cosθ+xA11yA12=AA11AA12sinθ+yA11xA13=AA12AA13cosθ+xA12yA13=A12A13sinθ+yA12......xA1q=AA1(q-1)AA1qcosθ+xA1(q-1)yA1q=AA1(q-1)AA1qsinθ+yA1(q-1)]]>

其余子圖Ａ點坐標為：

S33：相機的分辨率為寬為w₀像素，高為h₀像素，圖像單個像素代表的物

理尺寸Δd，相機覆蓋的物理視場為：寬度為W₀，高度為H₀；

W0=Δd×w0H0=Δd×h0]]>

S34：各子圖Ｂ點Ｃ點和Ｄ點點坐標為：

xB1=xA1+W0yB1=yA1xC1=xA1+W0yC1=yA1+H0xD1=xA1yD1=yA1+H0]]>

xB2=xA2+W0yB2=yA2xC2=xA2+W0yC2=yA2+H0xD2=xA2yD2=yA2+H0]]>

xB3=xA3+W0yB3=yA3xC3=xA3+W0yC3=yA3+H0xD3=xA3yD3=yA3+H0]]>……

xBn=xAn+W0yBn=yAnxCn=xAn+W0yCn=yAn+H0xDn=xAnyDn=yAn+H0]]>

S35：拼接后大圖的寬度為W，高度為Ｈ：

大圖寬Ｗ是x_Bi中最大值maxx_Bi與x_A1的差值，其中W=maxx_Bi-x_A1;

大圖高度Ｈ是y_Di中最大值maxy_Di與y_A1的差值，其中H=maxy_Di-y_A1；

大圖的像素尺寸寬為w，像素尺寸高為h

S4：計算大圖像素點灰度值，步驟為：

S41：大圖的像素尺寸寬為w，像素尺寸高為h，各像素位置p(i,j),i=1,2,3,...,w；j=1,2,3,...,h的物理坐標為p(x,y)

p(x,y)=p(i×Δd,|j-H|×Δd)；

S42:根據p(x,y)與x_A1,y_A1和大圖的寬度Ｗ和高度Ｈ關系，以及橫向與縱向小圖的數量，確定p(x,y)位于第t張小圖中，其中1≤t≤n；

S43:p(x,y)位于第t張子圖局部坐標位置為p(x′,y′)，其中p(x′,y′)=p(x-x_At,y-y_At)；

S44:計算p(x′,y′)位于小圖的亞像素坐標p(i′,j′)，其中p(i′,j′)=p(x′/Δd,h0-(y′/Δd));

S45:使用雙線性插值計算亞像素坐標p(i′,j′)的灰度值，亞像素坐標p(i′,j′)的灰度值為大圖中p(i,j)像素點的灰度值。