一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法技术

本发明专利技术公开了一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法，校准工业相机的安装位置；在测量位置上放置一大小精确已知的圆形标志物，采集圆形标志物图像，并采用图像圆特征提取方法获取该标志物在图像中以像素为单位的直径尺寸，计算测试图像的物像比例系数；将被测零件放置到测量位置上，采集被测零件图像，并显示被测零件图像；在被测零件图像上选定待测特征所在的图像区域；将待测特征所在的图像区域设置为感兴趣区域；若设定待测特征性质为圆、孔的直径，则选取直径测量算法对ROI进行图像处理，得到直径尺寸或长度尺寸并输出。本发明专利技术扩大了视觉测量技术的适用范围；操作简便、测量精度容易保证、稳定性好、对使用环境要求低。

A method for measuring the dimension flexibility of human-computer interaction parts

The invention discloses a human-computer interaction part size flexible vision measurement method, installation position calibration of industrial cameras; circular markers placed in position measurement size precisely known, collecting circular marker image, and an image feature extraction method to obtain the circular markers in the image in pixels of the diameter the object, the calculated rate coefficients of the test image; the measured part is placed into a measuring position, acquires the measured part image, and display the measured parts in the measured image; selected image region feature to measure the parts on the image; image feature to measure the area will be set to the region of interest; if set the measured characteristics for the diameter of the hole, round, select diameter measurement algorithm for image processing of ROI, get the diameter or length size and output. The invention enlarges the application range of the vision measuring technology, and has the advantages of simple operation, easy measurement precision, good stability and low requirement for the use environment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉检测
,特别是一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法。
技术介绍
计算机视觉技术具有非接触性、经济性、灵活性和集成性等优点，在工业测试与在线检测领域具有广泛的应用前景。在零件的加工制造过程中，对零件的尺寸进行测量是不可或缺的关键步骤之一。传统的人工测量方法存在工作量大、效率低、精度难以保证等问题。近年来，随着计算机视觉技术的快速发展，出现了一些零件尺寸视觉测量系统，这些系统可实现某一种或者某一类零件尺寸的自动测量，大大提高了加工能力、生产效率和产品质量。但是，受现阶段视觉测量技术发展水平的限制，这些系统的图像处理算法均是针对特定某一种或某一类零件的结构特点和测量要求设计，当被测零件被更换以后，这些系统往往都不能自动适应新零件的测量要求，需要重新开发图像处理算法，这一问题限制了视觉测量技术在零件加工制造行业的推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法，包括以下步骤：1)校准工业相机的安装位置，使工业相机与被测零件放置平台保持平行；2)在测量位置上放置一大小已知的圆形标志物，通过工业相机采集圆形标志物的图像，并采用图像圆特征提取方法获取该圆形标志物在图像中以像素为单位的直径，计算图像的物像比例系数；3)将被测零件放置到测量位置上，通过工业相机采集被测零件图像，并在工业计算机上显示被测零件图像；4)在被测零件图像上选定待测特征所在的图像区域，并设置该待测特征的性质；5)将待测特征所在的图像区域设置为感兴趣区域；6)若设定待测特征性质为圆、孔的直径，则选取直径测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到直径并输出；若设定待测特征性质为直线的长度，则选取长度测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到长度并输出；7)重复步骤4)～6)直至被测零件的所有待测特征均完成尺寸测量。步骤4)中，待测特征所在的图像区域的确定方法包括以下步骤：1)在被测零件图像上待测特征的左上角选取点A，获取图像坐标系上点A的坐标(xa,ya)；2)在被测零件图像上待测特征的右下角选取点C，获取图像坐标系上点C的坐标(xc,yc)；3)待测特征所在的图像区域设定为以线段AC为对角线的矩形区域。步骤6)中，直径的计算过程包括以下步骤：1)采用形态学开闭双边滤波方法消除感兴趣区域A在采集和传输过程中产生的噪声及视觉标志物缺失，得到增强后的感兴趣区域A'；2)采用Canny边缘检测方法得到A'的边缘图；3)采用Hough圆变换求取A'边缘图中的圆、孔直径L；4)通过直径L物像比列系数k，计算得到实际直径N，计算公式为：N＝L×k。长度的计算过程包括：1)采用形态学开闭双边滤波方法消除感兴趣区域A在采集和传输过程中产生的噪声及视觉标志物缺失，得到增强后的感兴趣区域A'；2)采用Canny边缘检测方法得到A'的边缘图；3)采用Hough线变换求取图像A'中的直线长度L’；4)通过长度L’及物像比列系数k，计算得到实际长度N’，计算公式为：N'＝L'×k。物像比例系数k的计算公式为：其中，s为圆形标志物的实际直径，单位为毫米；p为采用图像圆特征提取方法获取圆形标志物在图像中以像素为单位的直径对应的像素个数。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术通过人机交互，可实现对不同种类零件的尺寸视觉测量，使得视觉测量技术可在单件、小批量零件加工场合使用，扩大了视觉测量技术的适用范围；操作简便、测量精度容易保证；本专利技术采用的图像特征提取方法均是以鲁棒性很强的Hough变换为基础的，稳定性好，对使用环境要求低；本专利技术还可以进一步扩充，从而适应更多待测特征(如曲线长度、曲率等)的测量。附图说明图1为本专利技术一实施例方法流程图；图2是本专利技术步骤2中的圆特征提取方法流程图；图3是本专利技术步骤4中依据操作员鼠标操作确定几何特征所在图像区域方法示意图，图中：1—待测特征，2—图像区域；图4是本专利技术步骤6中直径测量算法流程图；图5是本专利技术步骤6中长度测量算法流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一目标为圆的实施例分割方法过程如下：开始测量前，先把工业相机安装在支架上，校准工业相机的安装位置，使工业相机与被测零件放置平台保持平行；接着在测量位置上放置一大小精确已知的圆形标志物，测量软件通过工业相机采集圆形标志物图像，并采用图像圆特征提取方法获取该标志物在图像中以像素为单位的直径尺寸，计算测试图像的物像比例系数，采用的图像圆特征提取方法参见附图2。然后，开始对被测零件进行测量，先将被测零件放置到测量位置上，测量软件通过工业相机采集被测零件图像，并在工业计算机上显示被测零件图像；系统操作人员通过鼠标操作在被测零件图像上选定待测特征所在的图像区域，并设置该待测特征的性质。其中，几何特征所在区域确定方法参见附图3：系统操作人员将鼠标移动到被测零件图像上待测特征的左上角，单击鼠标左键，测量软件获取当前鼠标在图像坐标系上的坐标A(xa,ya)；系统操作人员将鼠标移动到被测零件图像上待测特征的右下角，再次单击鼠标右键，测量软件获取当前鼠标在图像坐标系上的坐标C(xc,yc)；则图像区域设定为以线段AC为对角线的矩形区域。测量软件将待测特征所在的图像区域设置为感兴趣区域(ROI)。若系统操作人员设定待测特征性质为(圆、孔)的直径，则测量软件选取直径测量算法对ROI进行图像处理，得到直径尺寸并输出；若系统操作人员设定待测特征性质为(直线)的长度，则测量软件选取长度测量算法对ROI进行图像处理，得到长度尺寸并输出。采用的直径测量算法参见附图4，采用的长度测量算法参见附图5。接着系统操作人员在被测零件图像上选定下一个待测特征所在区域并设置特征性质，测量软件再次通过设置感兴趣区域、直径测量算法(或长度测量算法)测量下一个特征的尺寸，并将结果输出。直到被测零件上所有待测特征都完成测量，则对该零件的尺寸测量完毕。本专利技术通过人机交互，可实现对不同种类零件的尺寸视觉测量，使得视觉测量技术可在单件、小批量零件加工场合使用，扩大了视觉测量技术的适用范围；操作简便、测量精度容易保证；本专利技术采用的图像特征提取方法均是以鲁棒性很强的Hough变换为基础的，稳定性好，对使用环境要求低；本专利技术还可以进一步扩充，从而适应更多待测特征(如曲线长度、曲率等)的测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)校准工业相机的安装位置，使工业相机与被测零件放置平台保持平行；2)在测量位置上放置一大小已知的圆形标志物，通过工业相机采集圆形标志物的图像，并采用图像圆特征提取方法获取该圆形标志物在图像中以像素为单位的直径，计算图像的物像比例系数；3)将被测零件放置到测量位置上，通过工业相机采集被测零件图像，并在工业计算机上显示被测零件图像；4)在被测零件图像上选定待测特征所在的图像区域，并设置该待测特征的性质；5)将待测特征所在的图像区域设置为感兴趣区域；6)若设定待测特征性质为圆、孔的直径，则选取直径测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到感兴趣区域实际直径并输出；若设定待测特征性质为直线的长度，则选取长度测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到感兴趣区域实际长度并输出；7)重复步骤4)～6)直至被测零件的所有待测特征均完成尺寸测量。

【技术特征摘要】
1.一种人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)校准工业相机的安装位置，使工业相机与被测零件放置平台保持平行；2)在测量位置上放置一大小已知的圆形标志物，通过工业相机采集圆形标志物的图像，并采用图像圆特征提取方法获取该圆形标志物在图像中以像素为单位的直径，计算图像的物像比例系数；3)将被测零件放置到测量位置上，通过工业相机采集被测零件图像，并在工业计算机上显示被测零件图像；4)在被测零件图像上选定待测特征所在的图像区域，并设置该待测特征的性质；5)将待测特征所在的图像区域设置为感兴趣区域；6)若设定待测特征性质为圆、孔的直径，则选取直径测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到感兴趣区域实际直径并输出；若设定待测特征性质为直线的长度，则选取长度测量算法对感兴趣区域进行图像处理，并利用所述物像比例系数，得到感兴趣区域实际长度并输出；7)重复步骤4)～6)直至被测零件的所有待测特征均完成尺寸测量。2.根据权利要求1所述的人机交互零件尺寸柔性视觉测量方法，其特征在于，步骤4)中，待测特征所在的图像区域的确定方法包括以下步骤：1)在被测零件图像上待测特征的左上角选取点A，获取图像坐标系上点A的坐标(xa,ya)；2)在被测零件图像上待测特征的右下角选取点C，获取图像坐标系上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪，赵前程，凌启辉，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43