一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法技术

本发明专利技术提供了一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，包括以下步骤：步骤1，使用工业相机和镜头来获取棋盘格标定板的图像以及工件的激光加工图像并作为畸变图像，对畸变图像进行校正后得到位于标准坐标系的标准图像；步骤2，调整工业相机的视场，使得激光加工图像和棋盘格标定板全部在视场内；步骤3，取棋盘格标定板4个角点与中心角点，通过角点与中心角点提取畸变图像的特征点E、F、G和H点；步骤4，确定E、F、G和H点在标准图像中的坐标；步骤5，根据线性方程组：R＝SF来解得F；步骤6，根据F得到转换矩阵T并通过转换矩阵将畸变坐标系中的点转变为标准坐标系中的点，得到标准图像；步骤7，对标准图像进行裁剪，完成图像校正。

A Machine Vision Image Correction Method for Online Detection

The invention provides a machine vision image correction method for on-line detection, which includes the following steps: step 1, using industrial cameras and lenses to obtain the image of chessboard grid calibration board and laser processing image of workpiece and as distortion image, after correcting the distortion image, the standard image in standard coordinate system can be obtained; step 2, adjusting the field of view of industrial camera so as to make the image in standard coordinate system. The laser processing image and checkerboard calibration board are all in the field of view; step 3, four corners and central corners of the checkerboard calibration board are taken to extract the feature points E, F, G and H of the distorted image through corners and central corners; step 4, determine the coordinates of E, F, G and H points in the standard image; step 5, solve F according to the linear equation group: R=SF; step 6, get the transformation matrix T according to F. The point in the distorted coordinate system is transformed into the point in the standard coordinate system by the transformation matrix, and the standard image is obtained. Step 7, the standard image is clipped to complete the image correction.

【技术实现步骤摘要】
一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法
本专利技术属于机器视觉在线检测领域，具体涉及一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法。
技术介绍
由于受到激光等加工系统安装位置影响，成像系统有时需要倾斜安装才能实现在线测量，这样会使相机拍摄的图像发生畸变，将畸变图像校正成正投影的方式才能对图像进行进一步的处理。目前对畸变图像校正的算法一般都要用到直线检测和旋转角度检测等技术，但由于参数设置多，程序较为繁琐，并且相机安装倾斜角度发生变化时，直线检测系统也会由于参数的固定而造成检测结果不准确。此外，传统的图像变换需要对加工表面的对象进行提取处理，带入原始加工误差，使得校正结果误差偏大。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法。本专利技术提供了一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，使用工业相机和镜头来获取棋盘格标定板的图像以及与棋盘格标定板在同一平面上的工件的激光加工图像，工业相机直接获得的图像为位于畸变坐标系的畸变图像，对畸变图像进行校正后得到位于标准坐标系的标准图像；步骤2，调整相对于工件的表面倾斜固定的工业相机的视场，使得激光加工图像和棋盘格标定板全部在视场内；步骤3，取畸变图像中棋盘格标定板最外侧边缘的4个角点为A点、B点、C点和D点，取棋盘格标定板的中心角点为O点，并通过像素差分的方法得到A点、B点、C点、D点以及O点的浮点型坐标，记为A(uA，vA)、B(uB，vB)、C(uC，vC)、D(uD，vD)和O(uO，vO)，直线连接OA、OB、OC和OD并延长至视场内E点、F点、G点和H点，E点、F点、G点和H点为畸变图像的特征点，使OE＝k×OA、OF＝k×OB、OG＝k×OC、OH＝k×OD，各点坐标记为E(uE，vE)，F(uF，vF)，G(uG，vG)，H(uH，vH)；步骤4，设AB实际距离为m，AC的实际距离为n，像元尺寸为l，基于实际距离和坐标间距离的比例关系以及放大的比例系数k来确定E点、F点、G点和H点，在标准图像中对应点分别为E′(xE，yE)、F′(xF，yF)、G′(xG，yG)、H′(xH，yH)；步骤5，令R＝[xEyExFyFxGyGxHyH]T，F＝[a，d，g，b，e，h，c，f]T，得到线性方程组：R＝SF解线性方程组得到F；步骤6，取畸变坐标系一点P(u，v)，并将点P的齐次坐标设为[uv1]，设M＝[uv1]T，点P对应在标准坐标系中为点P′(x，y)，其齐次坐标设为[xykI]，设N＝[xykI]T，令N由以下公式得到：N＝TM，通过计算将位于畸变坐标系中的点转变为标准坐标系中的点后，得到标准图像；步骤7，对标准图像进行裁剪，去除边缘不需要的部分，即完成图像校正，其中，步骤5中，xE＝0，yG＝0，xH＝0，yH＝0，uE＝uA-(uO-uA)·k，vE＝vA+(vA-vO)·k，uF＝uB+(uB-uO)·k，vF＝vB+(vB-vO)·k，uG＝uC+(uC-u0)·k，vG＝vC-(vO-vC)·k，uH＝uD-(uO-uD)·k，vH＝vD-(vO-vD)·k，步骤6中，k1为比例因子，T为变换矩阵。在本专利技术提供的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法中，还可以具有这样的特征：其中，在保证工业相机位置不变，并且激光加工图像与棋盘格标定板图像位于同一平面时，利用相同的变换矩阵T来完成对不同的激光加工图像的校正。在本专利技术提供的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中的棋盘格标定板的精度为1um。在本专利技术提供的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中的工业相机采用1600万以上像素的工业相机。在本专利技术提供的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中的镜头采用2000万以上像素的镜头。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，因为不需要对加工图像中原始数据进行提取，所以，避免了加工误差的带入，能够实现高精度的图像校正，为工件的高精度测量提供重要的保障；因为使用了棋盘格标定板，并且只需要确定棋盘格标定板与激光加工工件的位置关系即可实现大范围、高精度的坐标变换，从而将畸变图像从畸变坐标系转换至标准坐标系并得到标准图像，所以，操作简单，校正效率高，适用性好；因为求得的转换矩阵T在工业相机位置不变的情况下能够对其他不同的激光加工图像进行校正，所以，提高了在线检测的效率。因此，本专利技术的一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，通过确定棋盘格标定板与激光加工工件的位置关系来实现大范围、高精度的坐标变换，进而快速、高精度的对畸变图像进行校正，有效的提高了在线检测的性能。附图说明图1是本专利技术的实施例中工业相机拍摄的方形激光加工图像；图2是本专利技术的实施例中的棋盘格标定板的校正图；图3是本专利技术的实施例中的图像特征点提取图；图4是本专利技术的实施例中的图像校正原理图；图5是本专利技术的实施例中校正后的方形激光加工图像；图6是本专利技术的实施例中裁剪后的方形激光加工图像。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本专利技术作具体阐述。实施例:本实施例提供了一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，包括以下步骤：步骤1，使用工业相机和镜头来获取棋盘格标定板的图像以及与棋盘格标定板在同一平面上的工件的激光加工图像，工业相机直接获得的图像为位于畸变坐标系的畸变图像，对畸变图像进行校正后得到位于标准坐标系的标准图像。本实施例中的激光加工图像为20mm的方形激光加工图像。步骤1中的棋盘格标定板的精度为1um。步骤1中的工业相机采用1600万以上像素的工业相机。步骤1中的镜头采用2000万以上像素的镜头。图1是本专利技术的实施例中工业相机拍摄的方形激光加工图像。如图1所示，图中为工业相机直接拍摄的20mm的方形激光加工图像。步骤2，调整相对于工件的表面倾斜固定的工业相机的视场，使得激光加工图像和棋盘格标定板全部在视场内。图2是本专利技术的实施例中的棋盘格标定板的校正图，图3是本专利技术的实施例中的图像特征点提取图。步骤3，如图2和图3所示，取畸变图像中棋盘格标定板最外侧边缘的4个角点为A点、B点、C点和D点，取棋盘格标定板的中心角点为O点，并通过像素差分的方法得到A点、B点、C点、D点以及O点的浮点型坐标，记为A(uA,vA)、B(uB,vB)、C(uC,vC)、D(uD,vD)和O(uO,vO)，直线连接OA、OB、OC和OD并延长至视场内E点、F点、G点和H点，E点、F点、G点和H点为畸变图像的特征点，使OE＝k×OA、OF＝k×OB、OG＝k×OC、OH＝k×OD，各点坐标记为E(uE，vE)，F(uF，vF)，G(uG，vG)，H(uH，vH)。步骤4，设AB实际距离为m，AC的实际距离为n，像元尺寸为l，基于实际距离和坐标间距离的比例关系以及放大的比例系数k来确定E点、F点、G点和H点在标准图像中对应点分别为E′(xE，yE)、F′(xF，yF)、G′(xG，yG)、H′(xH，yH)。步骤5，令R＝[xEyExFyFxGyGxHyH]T，F＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，使用工业相机和镜头来获取棋盘格标定板的图像以及与所述棋盘格标定板在同一平面上的工件的激光加工图像，所述工业相机直接获得的图像为位于畸变坐标系的畸变图像，对所述畸变图像进行校正后得到位于标准坐标系的标准图像；步骤2，调整相对于所述工件的表面倾斜固定的所述工业相机的视场，使得所述激光加工图像和所述棋盘格标定板全部在视场内；步骤3，取所述畸变图像中所述棋盘格标定板最外侧边缘的4个角点为A点、B点、C点和D点，取所述棋盘格标定板的中心角点为O点，并通过像素差分的方法得到A点、B点、C点、D点以及O点的浮点型坐标，记为A(uA，VA)、B(uB，VB)、C(uC，VC)、D(uD，VD)和O(uO，VO)，直线连接OA、OB、OC和OD并延长至视场内E点、F点、G点和H点，E点、F点、G点和H点为所述畸变图像的特征点，使OE＝k×OA、OF＝k×OB、OG＝k×OC、OH＝k×OD，各点坐标记为E(uE，vE)，F(uF，vF)，G(uG，vG)，H(uH，vH)；步骤4，设AB实际距离为m，AC的实际距离为n，像元尺寸为l，基于实际距离和坐标间距离的比例关系以及放大的比例系数k来确定E点、F点、G点和H点在所述标准图像中对应点分别为E′(xE，yE)、F′(xF，yF)、G′(xG，yG)、H′(xH，yH)；步骤5，令R＝[xE yE xF yF xG yG xH yH]...

【技术特征摘要】
1.一种用于在线检测的机器视觉图像校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，使用工业相机和镜头来获取棋盘格标定板的图像以及与所述棋盘格标定板在同一平面上的工件的激光加工图像，所述工业相机直接获得的图像为位于畸变坐标系的畸变图像，对所述畸变图像进行校正后得到位于标准坐标系的标准图像；步骤2，调整相对于所述工件的表面倾斜固定的所述工业相机的视场，使得所述激光加工图像和所述棋盘格标定板全部在视场内；步骤3，取所述畸变图像中所述棋盘格标定板最外侧边缘的4个角点为A点、B点、C点和D点，取所述棋盘格标定板的中心角点为O点，并通过像素差分的方法得到A点、B点、C点、D点以及O点的浮点型坐标，记为A(uA，VA)、B(uB，VB)、C(uC，VC)、D(uD，VD)和O(uO，VO)，直线连接OA、OB、OC和OD并延长至视场内E点、F点、G点和H点，E点、F点、G点和H点为所述畸变图像的特征点，使OE＝k×OA、OF＝k×OB、OG＝k×OC、OH＝k×OD，各点坐标记为E(uE，vE)，F(uF，vF)，G(uG，vG)，H(uH，vH)；步骤4，设AB实际距离为m，AC的实际距离为n，像元尺寸为l，基于实际距离和坐标间距离的比例关系以及放大的比例系数k来确定E点、F点、G点和H点在所述标准图像中对应点分别为E′(xE，yE)、F′(xF，yF)、G′(xG，yG)、H′(xH，yH)；步骤5，令R＝[xEyExFyFxGyGxHyH]T，F＝[a，d，g，b，e，h，c，f]T，得到线性方程组：R＝SF解线性方程组得到F；步骤6，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光胜，田培运，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31