[發明專利]一種基于Freeman鏈碼檢測的不規則物體體積測量方法

有效

• 申請號: 201410562457.1
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104330066A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 黨宏社;張娜;王黎;解琛;呂釗;高賽賽
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明涉及一種利用數字圖像處理技術實現不規則物體體積測量的方法，特別涉及一種基于Freeman鏈碼檢測的不規則物體體積測量方法。

背景技術

在工業生產中，有一些不規則物體需要測量其體積，如工業原材料的在線檢測。隨著測量技術的發展，不規則物體的測量環境復雜多變，其方法也不斷革新。

傳統的不規則物體體積測量方法是人工的用卷尺測量其幾何形狀，雖然簡單、易行，但需對觀測對象進行整理，人工現場測量時效性差，精度不高，難以實現非接觸式測量。而基于計算機視覺測量是通過雙目或多目視覺對不規則物體進行三維重構，然后計算重構物體的體積。雙目或多目視覺測量是從不同角度獲得物體的圖像信息，要尋找多幅圖像間匹配的特征點,特征點匹配是圖像處理中的難點,也需要精確固定多臺攝像機之間的相對位置，也保證多臺攝像機在拍攝的同步性和穩定性，控制上難以實現，因此利用多幅圖像進行體積計算操作復雜、計算量大,不適用于動態場景等問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于Freeman鏈碼檢測的不規則物體體積測量方法，首先利用明暗恢復形狀得到的像素點的高度值，然后用Freeman鏈碼檢測得到邊界的坐標值，通過坐標值計算邊界輪廓所圍成的面積，用于實現不規則物體體積的軟測量，可加快測量速度，提高生產效率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于Freeman鏈碼檢測的不規則物體體積測量方法，包括如下步驟：

首先，對系統進行標定，獲取系統的像素當量；

其次，利用三個CCD攝像頭分別獲取待測物體俯視、左視、右視三個方向的原始圖像，并通過俯視圖獲得待測物體的最大外圍長度圖像坐標參數；

然后，利用俯視最大長度像素數為依據分割左右視圖所對應的測量范圍，用明暗恢復形狀法計算左右視圖的各像素點高度，對左右視圖分別用Freeman鏈碼進行邊界檢測，計算出邊界點的坐標，利用Green公式計算邊界所圍成的面積，通過面積與最小高度值的乘積得到第一層的體積；

若次小高度值像素點在邊界區域，以任意非次小高度值為起始點，通過Freeman鏈碼遍歷直至遍歷到次小高度值停止，然后計算次小高度值所在的這一層的面積，該面積乘以次小高度值與最小高度值的差即為第二層的體積；

若次小高度值像素點在邊界區域內，則以上一層的面積減去小于次小高度值的像素個數乘以像素當量值，得到當前層的面積，從而計算體積，以此類推，得到整個物體的體積。

利用大津法閾值分割對俯視圖進行二值化處理，求出俯視圖上下頂點位置，取兩者橫向中心線，以俯視最大長度像素數為依據分割左右視圖所對應的測量范圍。

用明暗恢復形狀法計算左視圖的各像素點高度Ω_L＝{h₁,h₂,…,h_k}，右視圖的各像素點高度Ω_R＝{h₁,h₂,…,h_s}，設左視圖的層數p_L和右視圖的層數p_R的初始值均為1，算法循環過程中Ω_L′＝Ω_L-minΩ_L，Ω_R′＝Ω_R-minΩ_R，每次循環過程中的Ω_L′，Ω_R′是減去所有已經計算過的像素點的集合，即每次都會找一個最小高度值來計算該高度值所在層的面積，Ω_L′，Ω_R′去掉所有計算過的像素點，索引集Λ_pL＝{1,2,…,k}-Λ_qL，Λ_pR＝{1,2,…,s}-Λ_qR，其中，h表示用明暗恢復法恢復的每一個像素點的高度值,k和s分別表示左右視圖里所有非零像素值的個數。