[發明專利]一種單方向測量位移的機器視覺系統及其實現方法

在審

• 申請號: 201811224833.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109373896A
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 李會先;馬云東
• 申請（專利權）人: 東莞復熵智能科技有限公司;東莞松山湖國際機器人研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林

1.一種單方向測量位移的機器視覺系統，其特征在于：包括視覺傳感模塊、標尺、基尺及顯示控制模塊，所述標尺貼合設置在基尺的背面，所述標尺上設置有指示刻度標線及刻度指示值，所述刻度指示值與指示刻度標線匹配設置，所述視覺傳感模塊設置在標尺及基尺一側，所述視覺傳感模塊與顯示控制模塊電性連接。

2.根據權利要求1所述的一種單方向測量位移的機器視覺系統，其特征在于：所述顯示控制模塊內預設有矩形圖像處理區域，所述矩形圖像處理區域的下邊緣與基尺的上端部邊緣重合。

3.一種單方向測量位移的機器視覺系統的實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）、將視覺傳感模塊的攝像頭垂直設置在標尺與基尺的交匯處；

（2）、視覺傳感模塊將攝像頭在交匯處拍照得到標尺圖像發送至顯示控制模塊內；

（3）、顯示控制模塊對標尺圖像設置矩形圖像處理區域，獲取矩形圖像處理區域內標尺圖像上的刻度指示值對應的刻度指示值X₀與刻度指示值最低點在矩形圖像處理區域內的Y軸坐標值y₀；其中，所述矩形圖像處理區域設置有長邊及短邊，所述短邊與基尺的上端部邊緣重合，所述長邊與標尺的運動方向平行；

（4）、獲取刻度指示值與指示刻度標線的實際距離值h，最終可獲得與基準刻度線重合的標尺的刻度數值X=X₀+ ky₀-h，其中k為距離像素比。

4.根據權利要求3所述的一種單方向測量位移的機器視覺系統的實現方法，其特征在于，所述步驟（3）的操作步驟為：

（3.1）將矩形圖像處理區域內的標尺圖像轉換為灰度圖，以減少圖像數據量，保留圖像特征，減少計算量，便于算法實現；

（3.2）預設一個閾值T，用閾值T對矩形圖像處理區域內的標尺圖像進行自適應二值化處理，將矩形圖像處理區域內的標尺圖像分成大于閾值T的像素群和小于閾值T的像素群兩部分，大于閾值T的像素群置為1，小于閾值T的像素群置為0；具體地，以迭代最佳閾值方法獲取標尺圖像的最佳閾值；

（3.3）對矩形圖像處理區域內經二值化處理的標尺圖像進行掃描投影；

（3.4）統計沿短邊方向的投影數據中連續非零像素群的個數，并記錄下各個連續非零像素群的起始點和終點坐標，將連續非零像素群保存至數據庫A中，將起始點及終點坐標保存至數據庫B中；

（3.5）對數據庫A中保存的連續非零像素群進行像素最大值查找，獲得一個像素值最大的連續非零像素群；

（3.6）從數據庫B中獲取像素值最大的連續非零像素群的起始點及終點坐標y₀；

（3.7）統計沿長邊方向的投影數據，獲得每個字符的起始坐標，根據預設字符的字符寬度可以得到沿長邊方向的投影數據中每個字符的終點坐標，每個字符的終點坐標等于每個字符的起始坐標加上預設字符寬度，其中，預設字符寬度為字符沿長邊方向投影的寬度值；

（3.8）根據步驟（3.3）~（3.7）的結果對步驟（3.2）經二值化處理的標尺圖像進行分割，獲得刻度指示字符圖像；

（3.9）識別刻度指示字符圖像并將對應的刻度指示值顯示在顯示控制模塊上。

5.根據權利要求4所述的一種單方向測量位移的機器視覺系統的實現方法，其特征在于，所述識別刻度指示字符圖像并將刻度指示值顯示在顯示控制模塊上的方法，包括如下步驟：

拍攝標尺上具有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的圖像并保存為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的數字模板；

將步驟（3.8）中的刻度指示字符圖像與0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的數字模板分別進行比對，獲得刻度指示字符圖像對應的刻度指示值。

6.根據權利要求3所述的一種單方向測量位移的機器視覺系統的實現方法，其特征在于，步驟（4）中k的計算方法是通過視覺傳感模塊的攝像頭拍攝一個尺寸為Dr的標定物圖像，并上傳標定物圖像到顯示控制模塊內，獲得標定物圖像首尾跨越的像素數量Di，k＝Dr/Di。