[發明專利]一種基于機器視覺的絲網印刷樣板尺寸測量方法

有效

• 申請號: 201910408265.8
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110136120B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 劉斌;董正天;李沛航;高明坤
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/62;G01B11/00
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 劉陽

1.一種基于機器視覺的絲網印刷樣板尺寸測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：采集待檢測的絲網印刷樣板圖像；

步驟S2：在獲取的絲網印刷樣板圖像中選取感興趣區域(ROI)，創建待測目標的模板圖像；

步驟S3：統計模板圖像的灰度信息，根據統計得到的灰度信息使用金字塔算法以及歸一化互相關函數在絲網印刷樣板上進行匹配，得到與所創建的模板圖像相同的所有待檢測目標的位置；

步驟S4：統計模板圖像的梯度信息，根據統計得到的梯度信息采用統計分析的方法找到適合被測目標邊緣點定位的梯度閾值；

步驟S4中采用基于模板信息統計確定梯度閾值參數定位邊緣點的方法對傳統的邊緣點定位進行改進，具體包括：

(a)對模板圖像從上至下每隔10個像素進行采樣，在采樣點自左至右劃取掃描線，統計每條掃描線上的所有梯度值，即

(b)分析每一條掃描線上的梯度值，并求取每條掃描線上的梯度最大值f，即

(c)統計所有采樣掃描線上的梯度最大值{f₁,f₂,f₃,…f_n},n≥1，在實際采樣時，最開始以及結束時的掃描線可能并沒有掃描到物體邊緣上，因此需要根據實際情況剔除上述最開始以及結束時的掃描線上的梯度最大值；

(d)根據采樣情況剔除不合理部分的梯度值以后，選取合理部分的梯度最小值作為邊緣檢測的梯度閾值來定位邊緣像素點，確保沒有偽邊緣信息出現，也確保不會缺失真實的邊緣信息，從而得到邊緣點的準確位置；

步驟S5：將統計分析得到的定位邊緣點的梯度閾值應用到所有待測目標上，定位邊緣像素點；

步驟S6：根據定位的邊緣點，使用隨機抽樣一致性算法將定位的邊緣點進行擬合，得到有效、精準的邊緣線位置；

步驟S7：根據得到的邊緣線在絲網印刷樣板圖像中建立被測目標的局部測量坐標系，進行測量并輸出測量結果。

2.根據權利要求1所述的絲網印刷樣板尺寸測量方法，其特征在于，步驟S2具體包括：采用可旋轉、縮放的ROI矩形框選定待測目標，并利用ROI的質心坐標和旋轉角度調整模板與圖像坐標系方向一致，創建生成待測目標的模板，并且模板創建在首次測量某型絲網印刷樣板時進行，創建的模板保存至模板類別數據庫，提高測量系統的效率與準確度。

3.根據權利要求1所述的絲網印刷樣板尺寸測量方法，其特征在于，步驟S3具體包括：

首先對圖像進行高斯金字塔濾波，高斯金字塔是由原圖像經過連續高斯濾波和二次采樣生成的一系列不同分辨率的圖像組成，由于復雜度和模板中像素點的數量有關，圖像金字塔經過低通濾波，對圖像進行縮小比例的抽樣，得到分辨率和尺寸不同的圖像，分辨率最高的圖像在金字塔底部，向上是分辨率逐漸變低的圖像，通過金字塔算法將圖像的分辨率降低，在低分辨即像素點相對較少的圖像上進行匹配，從而降低匹配的復雜度，提高匹配的效率；

然后采用歸一化互相關函數匹配算法在經過高斯金字塔處理以后的圖像上進行圖像匹配，通過利用兩個圖像灰度值的相關函數，采用相似性算法計算出模板圖像與待檢測絲網印刷樣板圖像的對應關系，從而判斷圖像的匹配程度，找到匹配的位置，其中互相關函數的定義如下：

其中，T為模板圖像；(i,j)為像素在模板T中的坐標；絲網印刷樣板待匹配圖像I的像素大小為M×N；模板圖像T的像素大小為m×n，從圖像I中任意選取一塊像素大小為m×n的子圖I_x,y，I_x,y的左上角像素點在圖像I中的坐標為(x,y)，可知坐標范圍為0≤x≤M-m，0≤y≤N-n；

將其再進行歸一化，則公式轉換如下：

其中，T為模板圖像；(i,j)為像素在模板T中的坐標；絲網印刷樣板待匹配圖像I的像素大小為M×N；模板圖像T的像素大小為m×n，從圖像I中任意選取一塊像素大小為m×n的子圖I_x,y，I_x,y的左上角像素點在圖像I中的坐標為(x,y)，可知坐標范圍為0≤x≤M-m，0≤y≤N-n；為子圖I_x,y的像素平均值，為模板T的像素平均值；由NC(x,y)值可知，NC(x,y)值越大，則表示檢測圖像位置的匹配度越高，與模板圖像越接近，從而得到待測目標的位置。

4.根據權利要求1所述的絲網印刷樣板尺寸測量方法，其特征在于，步驟S7中采用由粗到細的測量策略，在測量階段，利用基于圖像金字塔和歸一化互相關函數相結合的分層匹配算法實現多個待測目標的粗糙定位，再使用由模板信息統計獲取的閾值參數進行邊緣精細定位，建立局部坐標系，完成測量。