一种圆孔特征的提取方法技术

本发明专利技术公开了一种圆孔特征的提取方法，本发明专利技术利用双目视觉测量系统采集圆孔特征的左、右图像；提取圆孔轮廓边缘的二维图像点，基于RANSAC算法对二维图像点进行杂点剔除，进一步，获取圆孔轮廓边缘的三维图像点，对三维图像信息通过RANSAC算法剔除杂点、验证空间圆半径，最终得到结果精确的圆孔三维信息，本方法测量精度能够达到0.01～0.001mm，测量时间在毫秒级，能够满足汽车行业等精密加工制造业的检测要求。

A Method for Extracting the Characteristics of Circular Holes

The invention discloses a method for extracting circular hole features, which uses binocular vision measurement system to collect left and right images of circular hole features, extracts two-dimensional image points of circular hole contour edge, removes two-dimensional image points based on RANSAC algorithm, further obtains three-dimensional image points of circular hole contour edge, and eliminates and verifies three-dimensional image information through RANSAC algorithm. The accuracy of this method can reach 0.01-0.001 mm and the measuring time is in milliseconds, which can meet the testing requirements of precision manufacturing industry such as automobile industry.

【技术实现步骤摘要】
一种圆孔特征的提取方法
本专利技术涉及光学三维测量领域，具体涉及一种圆孔特征的提取方法。
技术介绍
圆是物体的基本几何形状，由于圆本身的几何特征，使得在工业当中许多零件的截面都呈现圆形或者近似圆形的轮廓，如孔，轴等，精确确定这些圆特征，进而得出圆特征的几何中心的三维空间位置和半径等几何参数，在工业现场，特别是自动化检验和装配领域有着广泛的应用前景。以汽车制造业为例，在汽车制造阶段，车身是汽车的最大总成，其成型工艺多样，零件的精度难以控制和保证，需要高效的测量手段。获得这些零件尺寸偏差的数据，对于车体质量的保证与控制有着非常重要的作用，据此可以客观评价车身零部件的生产质量进而作出调整。目前对于圆孔特征提取的方法主要采用边缘检测算子进行圆孔轮廓边缘提取，如Canny边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Priwitt边缘检测算子等，但是进行边缘提取的结果噪点很多，无法满足对精密加工工件的检测要求，因此需要进行边缘拟合，常用的边缘拟合方法，如最小二乘法，无法进行杂点剔除，容易发生拟合错误，拟合结果不准确。CN201710462540.5公开了一种工件圆弧边缘特征点的匹配方法，其利用RANS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆孔特征的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用双目视觉测量系统采集圆孔特征的左、右图像；步骤二、对所述左、右图像进行图像预处理，提取左、右图像中所有圆孔轮廓边缘二维点坐标，记为点集Nt，t＝1，2，...s；s为所述圆孔轮廓边缘二维点的个数；步骤三、利用极线匹配方法将左、右图像中的圆孔轮廓点转换到空间三维，获取圆孔轮廓点的三维点坐标数据，记为点集Nj′，j＝1，2，…，m，m为圆孔轮廓点的个数；步骤四、随机从所述点集Nj′中取至少3个点，记为待拟合选点，利用最小二乘法将所述待拟合选点拟合平面及空间圆，得到拟合平面I及拟合空间圆I；步骤五、计算Fj，Dj，j＝1，2，…，m；...

【技术特征摘要】
1.一种圆孔特征的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、利用双目视觉测量系统采集圆孔特征的左、右图像；步骤二、对所述左、右图像进行图像预处理，提取左、右图像中所有圆孔轮廓边缘二维点坐标，记为点集Nt，t＝1，2，...s；s为所述圆孔轮廓边缘二维点的个数；步骤三、利用极线匹配方法将左、右图像中的圆孔轮廓点转换到空间三维，获取圆孔轮廓点的三维点坐标数据，记为点集Nj′，j＝1，2，…，m，m为圆孔轮廓点的个数；步骤四、随机从所述点集Nj′中取至少3个点，记为待拟合选点，利用最小二乘法将所述待拟合选点拟合平面及空间圆，得到拟合平面I及拟合空间圆I；步骤五、计算Fj，Dj，j＝1，2，…，m；Fj为点集Nj′中的j点到到所述拟合平面I的距离；Dj为点集Nj′中的j点到所述拟合空间圆I的圆心的距离与拟合空间圆I半径的差值的绝对值；步骤六、预设有距离阈值T1和差值阈值T2，当同时满足Fj＜T1，Dj＜T2时，则对应j点是空间局内点，遍历点集Nj′中的所有点，计算Fj、Dj值，标记所有空间局内点；步骤七、统计所述空间局内点的数目，记为M，计算M与m的比值Ratio′，预设比例阈值参数为H，若Ratio′≥H，则此次空间圆拟合正确，记录此次的M值，以及其所对应的空间局内点坐标信息；否则，此次空间圆拟合错误，不保存此次的M值，以及其所对应的空间局内点坐标信息；步骤八、对步骤四～步骤七进行迭代，迭代次数为q次；从多个被记录的M中选取出最大值，将其所对应的空间局内点作为最终的圆孔特征图像三维点；步骤九、利用步骤八获得的圆孔特征图像三维点求取圆心坐标和半径。2.如权利要求1所述圆孔特征的提取方法，其特征在于：在所述步骤二之后先进行如下步骤，再进行步骤三；步骤I、从所述步骤二得到的左、右图像的圆孔轮廓边缘二维点坐标Nt中随机选取k个点，k≥3，进行圆拟合，标记为圆II；步骤II、计算点集Nt中所有点到圆II的圆心距离，与圆孔拟合半径作差，取绝对值，记为点集Ft′；步骤III、预设差值阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志博，马坤，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33