[發明專利]一種無紋理金屬零件圖像規整化直線段邊緣檢測方法

有效

• 申請號: 201910063585.4
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109801281B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 趙昕玥;何再興;江智偉;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/187
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種無紋理金屬零件圖像規整化直線段邊緣檢測方法，其特征在于：

步驟1：輸入待測的零件圖像，計算零件圖像中每個像素點的梯度幅值和梯度方向；

步驟2：計算所有像素點的方向線角度：每個像素點的方向線角度是將x軸正半軸沿逆時針方向旋轉至與方向線重合所轉過的角度；

步驟3：通過以下步驟獲得零件圖像中各個連通域：

步驟3.1：選取零件圖像中梯度幅值最大的像素點作為連通域，進行步驟3.2開始區域生長；

步驟3.2：判斷與連通域相鄰的像素點是否需要包含在連通域中：對與連通域相鄰的各個像素點進行是否需要包含在連通域的判斷處理，將與連通域相鄰且判斷為需要包含在連通域的像素點加入到連通域，并不斷向外擴張將相鄰的像素點判斷后并加入連通域，直到與當前連通域相鄰的所有像素點被判斷為不需要包含在連通域中，則輸出當前獲得的連通域，再在零件圖像中去除當前獲得的連通域后回到步驟3.1迭代處理，獲得各個連通域；

所述步驟3.2中對與連通域相鄰的各個像素點進行是否需要包含在連通域的判斷處理的方法具體是：若與連通域相鄰的像素點的方向線角度與連通域的方向線角度之差小于生長閾值τ，則判定與連通域相鄰的像素點包含在連通域中；

步驟4：通過矩形擬合各個連通域得到所對應的擬合矩形，連接擬合矩形的兩條短邊的中點即可獲得連通域所對應的直線段，每個連通域中對應建立一條直線段，并刪除長度小于長度控制閾值t_d的直線段，輸出所有連通域所對應的直線段；

步驟5：將步驟4中所有直線段兩兩配對構成直線段對，根據限制條件1和2篩選所有直線段對：直線段對中的兩條直線段分別設為直線段A'A和直線段BB'；連接同時滿足限制條件1和2的直線段A'A和直線段BB'，即連接線段A’B’，并刪除直線段A’A和直線段BB’；

所述的限制條件1和2分別為：

限制條件1：兩條直線段的斜率必須接近，同時兩條直線段之間的最近端點距離必須小于閾值t_d，即滿足下式：

其中，t_θ為角度閾值；

所述t_θ定義為t_θ＝2arctan(t_d/w)，其中，w為輸入的零件圖像中所檢測零件的邊緣像素寬度；

限制條件2：兩條直線段之間的最近端點距離和角度θ需要滿足下式：

其中，θ_max為直線段A'A和BB'的連接控制參數；θ為向量與向量t之間的夾角，向量t為向量與向量的平均方向向量；

步驟6：輸出經步驟5處理后的完整的直線段邊緣。

2.根據權利要求1所述的一種無紋理金屬零件圖像規整化直線段邊緣檢測方法，其特征在于，所述步驟1中計算零件圖像中每個像素點的梯度幅值和梯度方向的方法具體是：若零件圖像為灰度圖像，使用梯度差分算子計算零件圖像每個像素的梯度幅值和梯度方向；若零件圖像為RGB圖像，使用由三通道梯度組合而成的梯度張量T計算零件圖像每個像素的梯度幅值和梯度方向：RGB圖像的每個像素的梯度幅值是梯度張量T最大特征值的平方根，梯度方向則是梯度張量T最大特征值所對應的特征向量的方向；

所述梯度張量T的陣列如下：

其中，

u為像素在行方向上的合成梯度，v為像素在列方向上的合成梯度，r、g、b分別表示紅色、綠色、藍色通道的單位向量；g_xx為像素點在行方向上合成梯度的平方值；g_xy為像素在行方向和列方向上合成梯度的乘積值；g_yy為像素在列方向上合成梯度的平方值；

x，y，z表示像素點分別在紅、綠、藍通道上的值；r表示行方向；c表示列方向；分別表示在紅、綠、藍通道上像素點在行方向上的導數，分別表示在紅、綠、藍通道上像素點在列方向上的導數；

由梯度張量T獲得RGB圖像的梯度幅值為：

由梯度張量T獲得RGB圖像的梯度方向為