[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011125591.7
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112289154A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張健;牛麗婷;陳子川;江先陽(yáng);王曉峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/22
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/22
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.一種用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，包括顯微讀數(shù)儀、牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭、硬件板卡和VGA顯示屏以及第一、第二、第三支架；顯微讀數(shù)儀分別通過(guò)第一、第二、第三支架與牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭連接；硬件板卡與牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭，以及VGA顯示屏進(jìn)行電連接。

2.如權(quán)利要求1所述的用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，硬件板卡包括圖像存儲(chǔ)模塊，分別與圖像存儲(chǔ)模塊連接的第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)模塊，分別與圖像存儲(chǔ)模塊連接的第一、第二、第三灰度處理模塊，與第一灰度處理模塊依次連接的第一中值濾波模塊、第一邊緣檢測(cè)模塊和第一膨脹腐蝕模塊，與第二灰度處理模塊依次連接的閾值分割模塊、二值化模塊和標(biāo)尺識(shí)別模塊，與第三灰度處理模塊依次連接的第二中值濾波模塊、第二邊緣檢測(cè)模塊、第二膨脹腐蝕模塊和鼓輪識(shí)別模塊，與第一膨脹腐蝕模塊、標(biāo)尺識(shí)別模塊和鼓輪識(shí)別模塊連接的VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊；第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)模塊分別連接牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭；VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊連接VGA顯示屏。

3.如權(quán)利要求1所述的用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，第一、第二、第三支架均采用直角固定器三角鐵支架，其規(guī)格根據(jù)牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭和鼓輪采集攝像頭的尺寸而定，以保證牛頓環(huán)采集攝像頭緊貼顯微目鏡，且拍攝中心正對(duì)顯微目鏡接目透鏡的十字準(zhǔn)心；標(biāo)尺采集攝像頭對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺讀數(shù)區(qū)域；鼓輪采集攝像頭對(duì)準(zhǔn)微測(cè)鼓輪的讀數(shù)區(qū)域。

4.如權(quán)利要求1所述的用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)，其特征是，牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭均為通用小體積視頻輸出接口攝像頭，且與硬件板卡活動(dòng)連接。

5.如權(quán)利要求1所述的用于牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)的機(jī)器視覺(jué)教學(xué)系統(tǒng)的方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1、第一、第二、第三驅(qū)動(dòng)模塊分別驅(qū)動(dòng)牛頓環(huán)采集攝像頭、標(biāo)尺采集攝像頭、鼓輪采集攝像頭進(jìn)行圖像采集工作；

步驟2、將步驟1所采集的圖像數(shù)據(jù)傳入圖像存儲(chǔ)模塊，圖像存儲(chǔ)模塊控制SDRAM存儲(chǔ)器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)緩存；

步驟3、對(duì)牛頓環(huán)采集攝像頭傳輸?shù)膱D像分別進(jìn)行灰度處理、中值濾波、邊緣檢測(cè)、膨脹腐蝕處理并輸出處理后的圖像數(shù)據(jù)至VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊使VGA顯示屏進(jìn)行顯示；

步驟4、對(duì)標(biāo)尺采集攝像頭傳輸?shù)膱D像分別進(jìn)行灰度處理、閾值分割、二值化處理并進(jìn)行刻度識(shí)別，分辨刻度準(zhǔn)線(xiàn)在圖像中出現(xiàn)的位置，根據(jù)刻度尺讀出即時(shí)刻度讀數(shù)，并將圖像結(jié)果和數(shù)據(jù)結(jié)果輸出到VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊使VGA顯示屏進(jìn)行顯示；

步驟5、對(duì)鼓輪攝像頭傳輸?shù)膱D像分別進(jìn)行灰度識(shí)別、中值濾波、邊緣檢測(cè)、膨脹腐蝕處理并進(jìn)行鼓輪識(shí)別，讀出鼓輪數(shù)字和刻度，將待估讀的刻度線(xiàn)之間進(jìn)行像素分割，均分計(jì)算出估讀位，最后將圖像結(jié)果和數(shù)據(jù)結(jié)果輸出到VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊使VGA顯示屏進(jìn)行顯示；

步驟6、VGA顯示驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)顯示圖像畫(huà)面并分割各個(gè)畫(huà)面；左上顯示牛頓環(huán)處理后的圖像，通過(guò)按鍵切換工作模式，在未處理的牛頓環(huán)圖像和處理后的牛頓環(huán)圖像進(jìn)行顯示切換；左下顯示標(biāo)尺識(shí)別圖像；右上顯示鼓輪讀數(shù)圖像；右下顯示讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理結(jié)果，并且當(dāng)鼓輪攝像頭檢測(cè)到鼓輪出現(xiàn)回程操作后在此區(qū)域顯示警報(bào)。