[發明專利]一種快速精確測量叉指換能器指條寬度、周期、金屬化比的方法及系統

有效

• 申請號: 202110562704.8
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113066097B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 盧旭;劉釗;李紅浪;許欣
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/90;G06T7/155
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;林梅繁

1.一種快速精確測量叉指換能器指條寬度、周期、金屬化比的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、輸入帶比例尺的叉指換能器圖像，其中，圖像中比例尺為綠色；

S2、根據比例尺獲取單個像素點實際距離，通過提取比例尺綠色分量，進行圖像過濾，顯示綠色比例尺，識別左下第一個綠色像素點與右下最后一個像素點，從而獲取圖像比例尺像素長度，利用比例尺實際長度除以比例尺像素長度獲取單個像素點實際長度；

S3、進行叉指換能器圖像預處理，將原三通道叉指換能器圖像進行灰度化為像素值在0到255之間單通道圖像，采用邊緣檢測算法進行邊緣檢測，通過檢測圖像邊緣，獲取叉指換能器邊緣線；

S4、識別多個叉指換能器尺寸并取均值，通過利用形態學連通算法，標記連通分量，從左到右開始計數，獲取其共同的像素點，計算到每根指條；利用圖像最小矩形包圍叉指換能器邊緣，取其長寬中點為計量點或線段取多點算均值，獲取叉指換能器尺寸值、周期與金屬化比；

步驟S2中提取比例尺綠色分量的方式包括：利用RGB格式和利用HSV格式；其中，利用RGB格式是通過設置綠色分量G大于其它分量，綠色分量減去紅色分量大于閾值，綠色分量減去藍色分量大于閾值，分離出其它非綠分量；利用HSV格式是通過設置色調、飽和度和明度，根據圖像矩陣獲取屬于綠色部分的分量，提取綠色比例尺；

叉指換能器各參數的關系表示式如下：

其中，LW為指條寬度；pitch為指條周期，MR為金屬化比。

2.根據權利要求1所述的一種快速精確測量叉指換能器指條寬度、周期、金屬化比的方法，其特征在于，步驟S3中的邊緣檢測算法包括：小波檢測、Candy算法、亞像素檢測和遺傳算法及其改進算法。

3.根據權利要求2所述的一種快速精確測量叉指換能器指條寬度、周期、金屬化比的方法，其特征在于，candy算子進行邊緣檢測，主要包括以下步驟：

S31、利用高斯濾波器平滑圖像：利用3x3或5x5高斯濾波器進行濾波，高斯公式如下：

其中，(x,y)是高斯濾波器坐標，δ²是高斯濾波器的方差，G(x,y)是高斯濾波器的值；

S32、利用一階偏導的有限差分計算梯度的幅值和方向：針對每一個像素，計算0度、45度，90度、135度四個方向的微分近似，獲取像素的梯度大小，梯度幅值計算公式分別如下：

f_0°(i,j)＝[1(i-1,j+1)+2(i,j+1)+1(i+1,j+1)-1(i-1,j-1)-2(i,j-1)-1(i+1,j-1)]

f_45°(i,j)＝[1(i+1,j)+2(i+1,j+1)+1(i,j+1)-1(i-1,j)-2(i-1,j-1)-1(i,j-1)]

f_90°(i,j)＝[1(i+1,j+1)+2(i+1,j)+1(i+1,j-1)-1(i-1,j+1)-2(i-1,j)-1(i-1,j-1)]

f_135°(i,j)＝[1(i,j-1)+2(i+1,j-1)+1(i+1,j)-1(i-1,j)-2(i-1,j+1)-1(i,j+1)]

其中，(i,j)為坐標，f為各方向梯度，M(i,j)為位梯度幅值；

S33、利用非極大值進行抑制，將當前像素的梯度強度與沿正負梯度方向上的兩個像素進行比較，若當前像素的梯度強度與另外兩個像素相比最大，則該像素點保留為邊緣點，否則該像素點將被抑制；

S34、利用雙閾值算法檢測和連接邊緣。

4.基于權利要求1所述的一種快速精確測量叉指換能器指條寬度、周期、金屬化比的方法的系統，其特征在于，包括：

帶比例尺叉指換能器圖像輸入模塊，用于輸入帶比例尺的叉指換能器圖像；

單個像素點實際距離獲取模塊，通過提取比例尺分量，進行圖像過濾，顯示比例尺，識別左下第一個綠色像素點與右下最后一個像素點，從而獲取圖像比例尺像素長度，利用比例尺實際長度除以比例尺像素長度獲取單個像素點實際長度；

叉指換能器圖像預處理模塊，將原三通道叉指換能器圖像進行灰度化為像素值在0到255之間單通道圖像，采用邊緣檢測算法進行邊緣檢測，通過檢測圖像邊緣，獲取叉指換能器邊緣線；

叉指換能器尺寸識別模塊，通過利用形態學連通算法，標記連通分量，從左到右開始計數，獲取其共同的像素點，計算到每根指條；利用圖像最小矩形包圍叉指換能器邊緣，取其長寬中點為計量點或線段取多點算均值，獲取叉指換能器尺寸值、周期與金屬化比。