一種測量工件圓形邊緣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量工件圓形邊緣的方法，包括：(1)選取工件圖像的感興趣區(qū)域，提取圖像中目標的邊緣；(2)設(shè)置邊緣長度閾值，并根據(jù)該閾值對邊緣進行進行處理，以剔除其中紊亂的邊緣與噪聲；(3)采集每條邊緣上的多個邊緣點作為樣點，并進行最小二乘擬合，得到各條邊緣對應(yīng)的圓形邊緣方程表達式；(4)計算每條邊緣上的各邊緣點到其對應(yīng)的圓心的距離并與該圓形對應(yīng)的半徑進行比較，利用Tukey權(quán)重函數(shù)，剔除其中大的離群值所對應(yīng)的邊緣點；(5)多次循環(huán)步驟(3)和步驟(4)后，即可獲得邊緣最終描述方程，從而得到邊緣信息。本發(fā)明方法計算快速準確，降低了物體邊緣上大的凹凸點對邊緣信息提取的影響，可以準確提取工件的圓形邊緣信息。
【專利說明】一種測量工件圓形邊緣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種測量工件圓形邊緣的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)向著集成化，智能化發(fā)展，更多的工件信息需要被提取，比如圓孔的 位置，圓半徑，兩個圓之間距離，弧形邊緣圓度等等。
[0003] 傳統(tǒng)的邊緣信息測量通過尺子或者其他工具進行手工測量完成，這種手工方式不 但測量準確度不高，而且操作復(fù)雜、效率很低，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)中提高產(chǎn)品質(zhì)量和整 個生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率的要求。
[0004] 為克服上述問題，目前存在一種二維測量技術(shù)，其圖像處理方式進行邊緣信息測 量，可以很好地提升測量準確度并且操作更加準確和迅速。二維測量技術(shù)是指用攝像機代 替人眼對檢測對象進行拍照，經(jīng)過圖像處理和邊緣提取等圖像處理算法，可得到檢測對象 的信息，從而指導(dǎo)機器進行相關(guān)操作。
[0005] 目前，常規(guī)的提取圓形信息的擬合方法是以樣點的重心作為圓心，以樣點到該重 心的距離的平均值作為半徑。這種方法快速，但是方法粗糙，而且只適合求取圓形輪廓全部 已知的情況。還有一種方法是利用圓上任意兩點的中垂線通過圓心的幾何性質(zhì)，由任意兩 相鄰樣點作為中垂線，以這些中垂線所有兩兩相交的交點作為圓心。此種方法可以適應(yīng)部 分輪廓已知的情況，但是容易受到大的離群值或者噪聲的影響，導(dǎo)致求取精度不高。還有其 他一些基于幾何近似，或基于統(tǒng)計的方法，但都對大的離群值不能取得很好的圓擬合效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種能穩(wěn)定高效測量工件圓形邊緣 的方法，旨在提高測量結(jié)果對大的離群值的魯棒性，從而提高測量結(jié)果的準確度。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種工件圓形邊緣的測量方法，通過對工件圖像的 處理獲得工件的邊緣信息，其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0008] 第一步：選取感興趣區(qū)域R0I，利用Canny算子提取圖像中目標的邊緣，對獲取的 邊緣進行邊緣跟蹤，并編號。
[0009] 第二步：設(shè)置邊緣長度閾值，剔除紊亂的邊緣與噪聲，重新對邊緣依次編號。
[0010] 第三步：對滿足第二步條件的每條邊緣的樣點分別進行最小二乘擬合，獲取圓形 邊緣的圓形、半徑信息。
[0011] 圓形表達式為：
[0012] R2 = (x-A)2+(y-B)2
[0013] 式中R表示半徑，（A, B)為圓心，（X，y)為邊緣點坐標；
[0014] 第四步：計算每個邊緣點到已獲取圓心的距離，利用Tukey權(quán)重函數(shù)，剔除大的離 群值；
[0015] 點到圓心之間距離屯為：
[0016] d/ = (x-A)2+(y-B)2
[0017] 第五步：對余下的邊緣點，重復(fù)第三，第四步驟n次后，獲得每條圓形邊緣最終描 述方程；
[0018] 第六步：通過描述方程，我們可以知道工件每條圓形邊緣或者各圓之間的信息；
[0019] 總體而言，本發(fā)明的裝置和方法相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下技術(shù)效果：
[0020] (1)對于存在凹凸點甚至部分殘缺的圓形邊緣有較好的魯棒性；
[0021] (2)減少了運算的復(fù)雜度，速度快，并且易于編程實現(xiàn)；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例的測量方法流程圖；
[0023] 圖2是本發(fā)明實施例的測量方法所應(yīng)用的圖像采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3是本發(fā)明實施例的測量方法在輪廓正常情況下的擬合效果示意圖；
[0025] 圖4是本發(fā)明實施例的測量方法在輪廓有凸點情況下的擬合效果示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0027] 本發(fā)明實施例的測量工件圓形邊緣的方法的具體實施步驟說明如下：
[0028] 第一步：選取目標圖像的感興趣區(qū)域R0I，利用Canny算子提取圖像中目標的邊 緣，對獲取的邊緣進行邊緣跟蹤，并編號。
[0029] 本實施例中優(yōu)選采用的是Canny算子，該算法成熟穩(wěn)定，提取效果好，屬于本領(lǐng)域 成熟的算法。但是本發(fā)明中并不限于采用上述算法進行邊緣提取。
[0030] 本實施例中，利用Canny算子的算法步驟如下：
[0031] (1. 1)對原圖象進行高斯濾波。
[0032] (1. 2)計算方向?qū)?shù)，計算梯度的幅度，其中，X和Y方向的方向?qū)?shù)分別為：
[0033] 方向?qū)?shù)：P[i，j] = (S[i，j+l]_S[i，j]+S[i+l，j+l]_S[i+l，j])/2 ;
[0034] Q[i,j] = (S[i, j]-s[i+l, j]+S[i, j+l]-s[i+l, j+l])/2 ；
[0035] 梯度幅值：.

【權(quán)利要求】
1. 一種測量工件圓形邊緣的方法，通過對工件圖像的處理獲得工件的邊緣信息，其特 征在于，該方法包括如下步驟： (1) 選取工件圖像的感興趣區(qū)域（ROI)，提取圖像中目標的邊緣； (2) 設(shè)置邊緣長度閾值，并根據(jù)該閾值對步驟（1)獲取的邊緣進行進行處理，以剔除其 中紊亂的邊緣與噪聲，從而得到更新后的邊緣； (3) 采集每條邊緣上的多個邊緣點作為樣點，并進行最小二乘擬合，得到各條邊緣對應(yīng) 的圓形邊緣方程表達式； (4) 計算每條邊緣上的各邊緣點到其對應(yīng)的圓心的距離并與該圓形對應(yīng)的半徑進行比 較，利用Tukey權(quán)重函數(shù)，剔除其中大的離群值所對應(yīng)的邊緣點，從而獲得更新后的各條邊 緣對應(yīng)的邊緣點； (5) 多次循環(huán)步驟（3)和步驟（4)后，即可獲得各條邊緣最終描述方程，從而得到各條 邊緣信息以及各邊緣之間的信息，實現(xiàn)工件邊緣的測量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量工件圓形邊緣的方法，其中，所述各條邊緣對應(yīng)的圓形 邊緣方程表達式為： R2 = (x-A)2+(y-B)2 式中，R表示半徑，（A，B)為圓心坐標，（x，y)為邊緣點坐標。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量工件圓形邊緣的方法，其中，Tukey權(quán)重函數(shù)表示為：
σ表示點到圓心的距離，τ表示消波函數(shù)，
，魯棒性偏差
為任一邊緣點到圓 心的距離，medianl δ」為距離的中間值， 利用Tukey權(quán)重函數(shù)，剔除其中大的離群值所對應(yīng)的邊緣點即為：對于| δ | > τ對應(yīng) 的邊緣點，視為離群值，進行剔除。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的測量工件圓形邊緣的方法，其中，所述步驟（1)中 優(yōu)選采用Canny算子提取圖像邊緣，具體包括： (1. 1)對原圖象進行高斯濾波； (1. 2)計算方向?qū)?shù)，計算梯度的幅度； (1.3)極大值抑制，獲取工件邊緣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的檢測方法，其中，所述步驟⑷中各邊緣點到其 對應(yīng)的圓心的距離并與該圓形對應(yīng)的半徑進行比較可采用平方值比較來實現(xiàn)，以簡化計算 量。
【文檔編號】G06T7/00GK104050660SQ201410226307
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】楊華, 尹周平, 楊碩 申請人:華中科技大學(xué)