[發明專利]基于多圖分時曝光的高精度2D尺寸測量方法

在審

• 申請號: 202010572024.X
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111692992A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 都衛東;王巖松;和江鎮;吳健雄;張佳俊
• 申請（專利權）人: 征圖智能科技（江蘇）有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 常州品益專利代理事務所(普通合伙) 32401
• 代理人: 喬楠

本發明涉及一種基于多圖分時曝光的高精度2D尺寸測量方法，包括以下步驟，1)統計不同光源的曝光環境下，所有待測量邊緣的清晰度；2)根據邊緣清晰度，選取最佳組合的曝光環境；3)利用相機的采用分時曝光方式獲取待測物在最佳組合的曝光環境下的多張圖像，提取邊緣特征，獲得直線邊緣的圖像坐標；4)根據邊緣的圖像坐標和分辨率計算被測物的尺寸。本發明利用線陣相機的分時曝光，一次拍攝獲取待測量物體在不同曝光條件下的多張圖像，綜合利用這些圖像提取出物體表面的所有的需測量邊緣特征，進而能夠準確地測量出物體的2D尺寸，提高了測量的準確度，并降低了硬件的成本。

技術領域

本發明涉及圖像采集及處理技術領域，尤其是一種基于多圖分時曝光的高精度2D尺寸測量方法。

背景技術

機器視覺行業發展迅猛，對金屬等材質的零件的尺寸測量的需求與日俱增。在零件的加工過程中，其尺寸往往存在誤差，需對零件的尺寸進行測量，以往更多的是進行人工測量，效率低下且成本較高，因此對于此類型的自動測量設備需求迫切。

隨著技術的發展，現有技術出現了利用單個線陣相機，在單一視場的圖像上提取所有的測量邊緣，然后根據這些邊緣的位置坐標，計算出零件的尺寸。但是，由于零件的結構多樣，且金屬表面容易反光，在單一視場的圖像下，零件不同位置不同方向的邊緣往往無法清晰地被拍攝出來，導致無法提取零件上所有的待測量的邊緣，從而導致算法測量失敗。而如果利用多個相機，在不同的視角下拍攝多個圖像，由于相機之間的位置和鏡頭畸變不同，需要先標定出各個相機之間的位置才能計算出尺寸，算法調試復雜，硬件成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于多圖分時曝光的高精度2D尺寸測量方法，僅通過單個相機進行一次拍攝就提取出所有的需測量的邊緣特征，提高了尺寸測量的速度，降低了硬件的成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于多圖分時曝光的高精度2D尺寸測量方法，包括以下步驟，

1)將待測物置于由單個線陣相機以及多個光源組成的成像環境中，統計每個光源的曝光條件下待測物上所有的待測量邊緣的清晰度；

2)根據每個待測量邊緣的清晰度的最大值，選取待測量邊緣獲取清晰度最大值時的最佳組合的曝光條件；

3)利用線陣相機進行一次拍攝，采用分時曝光方式獲取待測物在最佳組合的曝光條件下的多張圖像，并在清晰度最大的圖像中提取待測量邊緣的邊緣特征，獲得待測量邊緣的圖像坐標；

4)根據待測量邊緣的圖像坐標和分辨率計算待測物的尺寸。

進一步的說，本發明所述的步驟1)中，待測量邊緣的清晰度為D，D值等于邊緣區域的灰度平均值與背景區域的灰度平均值之間的絕對差值；所述的D值越大，則邊緣的成像效果越好。

再進一步的說，本發明所述的步驟2)中，最佳組合的曝光條件的確定方式為，

A、在步驟1)統計的數據中，選取K組數據，K大于等于2且小于等于線陣相機支持的最大分時曝光數；

B、統計每個待測量邊緣在這K組數據中清晰度的最大值Dmax1，Dmax2，...Dmaxn；

C、以所有待測量邊緣的Dmax1，Dmax2，...Dmaxn中最小的值Dmin來衡量這K組數據的曝光效果，Dmin的值越大，則此K組數據的綜合曝光效果越好，故當Dmin最大時為最佳組合的曝光條件。

再進一步的說，本發明所述的步驟3)中，利用邊緣提取算法計算出邊緣點的圖像坐標，并根據最小二乘法擬合出線段和圓，獲取線段和圓的圖像坐標。

再進一步的說，本發明所述的步驟4)中，根據待測量邊緣的圖像坐標和分辨率通過公式

wx＝ix*h

wy＝iy*v