图像畸变纠正方法、图像的还原方法以及对位方法技术

本发明专利技术提供了一种图像纠正方法，通过以下步骤实现对待测物体表面所成图像的畸变纠正，步骤一，在待测物体的表面设置有点阵图案；步骤二，面阵相机对待测物体拍照；步骤三，截取步骤二所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤四，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致。本发明专利技术将上述图像纠正方法应用于罐体侧表面的图案图像识别与纠正，将环形图案还原成为二维平面图像，实现对盖体上某一固定特征的识别测算出任意引入的盖体上的对位特征和罐体上对位特征的相对位置关系，而后调整两者之间的位置实现精准对位。

Image distortion correction method, image restoration method and alignment method

【技术实现步骤摘要】
图像畸变纠正方法、图像的还原方法以及对位方法
本专利技术涉及图像数据处理
，具体的涉及一种采用点阵图纠正图像畸变的方法，并将上述方法应用于对物体表面特征图案识别，用于矫正两个物体之间相对位置。
技术介绍
在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数，这个求解参数的过程就称之为相机标定。为确定物理尺寸和像素间的换算关系，需要建立相机成像的几何模型。通过相机拍摄带有固定间距图案阵列平板、经过标定算法的计算，可以得出相机的几何模型，从而得到高精度的测量和重建结果。而带有固定间距图案阵列的平板就是标定模板。对标定模板拍照获取的图像越清晰越有利于成像的几何模型准确性，也越有利于参数的求解。显然的对于近似于二维形状的物体的拍照，仅仅需要提高拍照相机的精度就可以很准确的建立起符合要求的几何模型。但是，对明显的三维结构物体，如罐体这样的具有弧度结构物体拍照所成图像就会产生明显畸变效果，体现在罐体图案在图像中的位移，如枕形畸变(PincushionDistortion)、桶形畸变(BarrelDistortion)等。上述图像畸变效果虽不可避免，但是可以通过图像纠正还原成为二维的平面图案。现有技术中广泛存在对具有弧形过渡结构的物体进行相机标定建立几何模型的技术方案。如公开号为CN108765494名称为一种基于圆柱体标定物的多相机标定方法中已经充分公开了采用相机标定技术对圆柱体侧表面所成图像进行图像纠正以及还原的方法。具体的在该专利文献中记载，采用一个具有棋盘格和编码的图案作为标定模板，依据多相机多次对圆柱体拍照所获取的多幅照片利用相机标定技术对图像数据进行采集。值得注意的是依据说明书第【003】段记载“本方法采用表面为棋盘格图案加一组编码图案的标准圆柱体为标定物，利用基于线性的圆柱标定方法得到相机的内外参数”由于该专利中是基于线性的圆柱标定方法因此其所使用的相机为线阵相机。与线阵相机相对的是面阵相机。两者相比，线阵相机成像宽幅窄区域近似为一条直线拍摄精度高但效率低而面阵相机则成像区域宽精度相对较低但成像效率高。故此在该专利文献内需要使用多台线性相机以提升工作效率。申请人欲提供一种采用单台面阵相机即可对具有三维结构特征的物体特别是柱体或者罐体结构应用相机标定技术实现图像数据处理的方法，并将上述方法应用到实际的生产应用中，比如解决罐体和盖体精准对位的技术问题中。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种图像纠正方法，其应用点阵图案作为标定模板，利用面阵相机对标定模板上的点阵图案成像并采用图像软件处理纠正图像上的畸变，其目的是，将上述图像纠正方法应用于罐体侧表面的图案图像识别与纠正，将环形图案还原成为二维平面图像，实现对盖体上某一固定特征的识别测算出任意引入的盖体上的对位特征和罐体上对位特征的相对位置关系，而后调整两者之间的位置实现精准对位。一种图像畸变纠正方法，其包括由面阵相机和光源组成的成像装置以及图像处理软件，其特征在于，通过以下步骤实现对待测物体表面所成图像的畸变纠正，步骤一，在待测物体的表面设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取的点阵图案；步骤二，面阵相机对待测物体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于待测物体表面的点阵图案；步骤三，截取步骤二所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤四，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致。上述方法中采用面阵相机作为对待测物体表面的点阵图案进行拍照。由于面阵相机成像的区域大，因此可以采用单台相机对待测物体进行较少次的拍照即可完成图案的覆盖拍照。利用点阵图案中点位的数量密集的特点，在图像处理时图像上有若干个能够被识别的点状图案。点阵图案中点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列的，对应于成像还原后的二维平面图像上每个点位的像素位置之间横向间隔与竖向间隔也应当一致。图像处理软件利用点位在图案中的像素位置间隔应当是一致的原理对畸变图像进行纠正。进一步的，应用上述方法实现图像纠正的待测物体为柱体或者罐体。柱体或者罐体的侧表面是连续的平滑的圆弧过渡，在截取步骤二所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样过程中，需要截取每一横行具有相同数量的点位图案，每一竖行具有相同数量的点位图案，保证截取的区域图样为矩形点阵阵图样。如果截取的面域内出现了一横行或者一竖行中的点位与其他横竖行点位数量不同，则该横行或者竖行被剔除。一种图像的还原方法，上述图像畸变纠正方法将畸变图像还原成为平面图像，通过以下步骤对待测物体的表面图案图像进行还原，通过以下步骤对待测物体的表面图案图像进行还原，步骤H1，取标准待测物体，在所述的标准待测物体表面上设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取点阵图案；步骤H2,面阵相机对标准待测物体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于标准待测物体表面的点阵图案；步骤H3，截取步骤H2所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤H4，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致，并获取纠正参数；步骤H5，引入待测物体，多次拍照成像获取待测物体表面图案图像并依据纠正参数还原为图案平面图像。所述的图像还原方法，是对标准待测物体表面点阵图案经过若干次拍照、图像纠正后拼接成一副平面图像模型。根据相机标定技术建立起标准待测物体表面点阵图案中点位的空间几何位置与平面图像模型中点位图像的像素位置的参数关系。在相机的位置固定不变的前提下，引入与标准待测物体，所述的待测物体是指与标准待测物体形状、尺寸相同但具有不同图案特征的物体。将待测物体引入相同的面阵相机拍摄场景下(所谓的相同拍摄场景是指面阵相机和待测物体的相对位置与面阵相机和标准待测物体相对位置一致)，经过若干次拍照后，图像处理软件就会依据参数关系将待测物体的图案还原成为一副较完整的二维平面图案。应当指出的是图像数据处理技术中利用模型参数，纠正另一幅图像的图像数据是现有技术，本申请中不在赘述。优选的，所述的点阵图案可以是通过标签黏贴于标准待测物体表面。一种对位方法，应用权利要求1或者2所述的一种图像畸变纠正方法调整待盖合的盖体与待盖合的罐体之间相对位置，其特征在于，通过以下步骤对位，步骤N1，引入模板盖体，并拍摄盖体图像，选取模板盖体图像上的某一图样特征固定为盖体对位特征；步骤N2，引入模板罐体，在模板罐体表面设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取的点阵图案，而后面阵相机对模板罐体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于模板罐体表面的点阵图案，截取所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样，而后调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致，并获取纠正参数；步骤N3，引入图案罐体，多次拍照成像获取图案罐体表面图案图像并依据纠正参数还原为图案平面图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像畸变纠正方法，其包括由面阵相机和光源组成的成像装置以及图像处理软件，其特征在于，通过以下步骤实现对待测物体表面所成图像的畸变纠正，步骤一，在待测物体的表面设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取的点阵图案；步骤二，面阵相机对待测物体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于待测物体表面的点阵图案；步骤三，截取步骤二所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤四，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致。

【技术特征摘要】
1.一种图像畸变纠正方法，其包括由面阵相机和光源组成的成像装置以及图像处理软件，其特征在于，通过以下步骤实现对待测物体表面所成图像的畸变纠正，步骤一，在待测物体的表面设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取的点阵图案；步骤二，面阵相机对待测物体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于待测物体表面的点阵图案；步骤三，截取步骤二所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤四，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致。2.根据权利要求1所述的一种图像畸变纠正方法，其特征在于，所述的待测物体为柱体或者罐体。3.一种图像的还原方法，其特征在于，通过以下步骤对待测物体的表面图案图像进行还原，步骤H1，取标准待测物体，在所述的标准待测物体表面上设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取点阵图案；步骤H2,面阵相机对标准待测物体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于标准待测物体表面的点阵图案；步骤H3，截取步骤H2所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样；步骤H4，调整部分区域图样的像素位置获取畸变纠正后图样，调整方法为使得畸变纠正后图样上每个点位图样的像素位置之间横向间隔一致以及竖向间隔一致，并获取纠正参数；步骤H5，引入待测物体，多次拍照成像获取待测物体表面图案图像并依据纠正参数还原为图案平面图像。4.根据权利要求3所述的一种图像的还原方法，其特征在于，所述的点阵图案通过标签黏贴于标准待测物体表面。5.一种对位方法，其特征在于，通过以下步骤对位，步骤N1，引入模板盖体，并拍摄盖体图像，选取模板盖体图像上的某一图样特征固定为盖体对位特征；步骤N2，引入模板罐体，在模板罐体表面设置有由若干个点位按照横向间隔一致以及竖向间隔一致排列获取的点阵图案，而后面阵相机对模板罐体拍照获取畸变点阵图案图像，使得所成图像能够清晰显示出设置于模板罐体表面的点阵图案，截取所获取的畸变点阵图案图像的部分区域图样，而后调整部分区域图...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩，
申请(专利权)人：苏州乐佰图信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32