用于检测拐角的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种计算机实现的方法，其用于根据对物体的至少一次测量来确定物体的材料界面，借助测量产生物体的栅格化表示，该栅格化表示具有多个测量点，测量点具有至少一条图像信息，其指示测量点位置处的物体的测量变量的值。该方法包括：确定物体的栅格化表示的参数设定，参数设定将至少一个参数分配给所述表示的测量点的子集的每个测量点；以及将至少一个参数相关边缘检测算子应用于栅格化表示的测量点，边缘检测算子被设计成确定栅格化表示中至少一个材料界面的位置。在根据测量点的图像信息确定材料界面的位置时，边缘检测算子至少考虑与栅格化表示中的测量点相邻的测量点的子集的图像信息，其中，测量点的至少一个参数定义栅格化表示内的分析方向。当应用于测量点时，边缘检测算子被设计成沿借助测量点的参数定义的分析方向确定至少一个材料界面，对于测量点的子集，在各种情况下借助子集中测量点的至少两个参数来定义分析方向，针对各分析方向，至少一个边缘检测算子被应用于测量点，边缘检测算子沿相应分析方向确定至少一个材料界面的位置。

Method and device for corner detection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测拐角的方法和装置本专利技术涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于确定物体的材料界面的计算机实现的方法，以及如权利要求9所述的相应装置和如权利要求10所述的计算机程序产品。通过成像技术确定物体中材料界面的位置是现有技术中普遍存在的问题。材料界面在诸如工件的物体中描述了物体中的不同材料彼此相邻的边界表面。除了物体内的边界表面之外，例如，沿着该边界表面发生从塑料到金属的过渡，材料界面也可以理解为表示物体相对于其周围环境或环境空气界定的表面。因此，边界表面的确定也可以尤其用于确定被扫描物体的尺寸。其中界面的精确确定越来越重要的
是例如工件的计算机断层摄影研究，其尤其在制造中用于质量保证目的。无论所使用的成像过程的类型如何，现有技术中存在的问题是，用于确定材料界面的已知算法不能确定材料界面在两个或更多个界面以一定角度相交的区域中的确切位置。尤其是，由于在研究中的几何形状的图像的生成中的拖尾效应，使用现有技术的已知方法不可能确定不同取向的材料界面的重合的精确位置。这种几何形状通常存在于工件上，例如在切口或钻孔区域中。确切地确定这些角度的位置对于精确确定几何形状的尺寸是必要的，并且例如在质量保证领域中，这是必不可少的。因此，非常需要一种能够精确检测“拐角”的技术，即，两个或更多个材料界面以一定角度相交的区域。在权利要求1的特征部分以及权利要求9和10中详细说明了本专利技术的主要特征。本专利技术的配置是权利要求2至8的主题。在第一方面，本专利技术涉及一种计算机实现的方法，该方法用于通过对物体的至少一次测量来确定物体的材料界面，其中，通过测量产生物体的栅格化表示。该栅格化表示具有多个测量点，每个测量点具有至少一个图像信息项。该图像信息项表示测量点位置处的物体的测量变量的值。然后，根据本专利技术的方法包括确定物体的栅格化表示的参数设定，参数设定将至少一个参数分配给所述表示的测量点的子集的每个测量点。然后，将至少一个参数相关边缘检测算子应用于栅格化显示的测量点。边缘检测算子被设计成确定栅格化表示中的至少一个材料界面的位置。在根据测量点的图像信息确定材料界面的位置时，边缘检测算子至少考虑与栅格化表示中的测量点相邻的测量点的子集的图像信息。测量点的至少一个参数定义栅格化表示内的分析方向。边缘检测算子在应用于测量点时被设计成沿由测量点的参数定义的分析方向确定至少一个材料界面的位置。对于测量点的子集，在每种情况下通过测量点的至少两个参数来定义分析方向，针对各分析方向，至少一个边缘检测算子被应用于测量点，该边缘检测算子沿相应分析方向确定至少一个材料界面的位置。为了执行测量，可以应用任何成像过程。这里特别相关的技术是计算机断层摄影、磁共振成像、正电子发射断层摄影和3D超声波检查。由参数定义的分析方向可以例如从被扫描物体的基本几何形状的知识得出。实验表明，通过使用分析方向的固定定义，与现有技术的已知方法相比，可以提高边缘检测的精度，现有技术例如根据灰度值的梯度来确定分析方向。此外，在分析方向的定义中，可以考虑被扫描物体的特定几何形状或特征，如果以其它方式(例如通过确定灰度的梯度-比例值)确定分析方向，则无法将其考虑在内。用于确定材料界面的分析方向优选垂直于待确定的材料界面。在测量点的基础上寻求材料界面的多个分析方向的指定具有的优点是，即使是现有技术的已知方法(例如直角拐角)无法精确检测的复杂几何形状也可以被可靠且准确地检测。例如，在根据灰度值的梯度确定分析方向时，如现有技术中已知的，不可能可靠且准确地检测拐角和角度。事实上，当使用根据梯度确定的分析方向时，在拐角区域中可能看到界面的“模糊”或“圆化”，因此拐角区域中的材料界面不会呈现棱角而是圆的。然而，如果将这样的拐角的分析被分成每边缘方向一个分析，则可以避免前面提到的角度和拐角区域中的不清晰边缘检测的影响。作为测量结果生成的被扫描物体的栅格化表示可以是二维和三维的。在三维表示的情况下，测量点是体积像素或体素，而在二维表示中，图像点是简单像素。体素的图像信息反映了物体的测量变量的平均值，其通过利用所使用的系统的点扩散函数(PSF)对分析的体素周围的环境进行卷积而获得。还可以将物体的三维表示分解为三维表示的一系列二维横截面图像。“测量变量的值”通常是数值，其以如下方式对被扫描物体的材料的特定属性进行量化，即，使得可以将相应的材料与栅格化表示中的其它材料区分开。测量变量的值不应与测量点的参数相混淆，测量点的参数由于栅格化表示的参数设定而被分配给测量点。虽然测量变量的值描述了被扫描物体的材料或材料属性，但参数提供了参数设定的附加信息，这可用于确定材料界面。例如，如果用于测量的成像过程是计算机断层摄影，则测量变量的值可以描述例如X射线辐射在穿过相应材料时经历的衰减程度。因此，所考虑的测量变量将是被辐射介质的X射线密度。另一方面，如果成像过程是磁共振成像，则测量变量的值可以是材料的共振频率或弛豫时间。用于栅格化表示的栅格可以具有基本上任何所需的形状。在最简单的情况下，栅格具有正交轴，所述正交轴在所有三个空间方向上以规则间隔被分成段。然后，在所有空间方向上由每个段限定的体积恰好定义一个体素。然而，所使用的栅格不限于这种均匀且正交的栅格。相反，栅格的轴也可以遵循其它布置，从而为体素获得不同的形状，例如非立方体形状。因此，也可以实现六边形栅格。在这种情况下，并不是栅格化表示中的所有体素或像素都需要具有相同的大小。例如，还可以在单个体素或像素中组合具有相同图像信息的多个测量点。如前所述，“参数”可以根据本专利技术被理解为任意复杂的变量。为了定义分析方向，参数可以例如以矢量的形式定义栅格化表示的栅格中的方向。此外，参数还可以包含关于在材料界面处彼此接触的材料的信息。例如，因此可以通过参数对测量点的图像信息的预期项进行编码。与确定材料界面相关的其它任意复杂的信息项也可以包含在术语“参数”下。在数字图像处理领域中，用于分析和处理图像数据的算子在各种变型中是已知的。经常用于用来进行边缘检测的数字图像处理的算子的一个突出示例是Sobel算子。Sobel算子本质上是具有定义条目的秩(rank)n的张量。张量的秩取决于被扫描图像的维数。通过利用算子的张量执行图像的图像数据的离散卷积来将这种算子应用于图像或像素。然而，在本申请的上下文中，术语“算子”不一定被理解为简单的张量。实际上，在本专利技术的上下文中的单个算子可以是卷积张量、算术运算、曲线拟合等的任意复杂的组合，其以特定顺序连续执行，并且在每种情况下，对算子的先前的运算结果进行进一步处理。在本申请的上下文中的算子也不一定必须包含上述Sobel算子意义上的卷积张量。相反，算子也可以完全放弃进行图像数据与卷积张量的卷积。算子定义中唯一相关的因素是算子对图像数据的应用实现了期望的结果，即材料界面的检测。表达“应用参数相关算子”的含义可以根据特定应用和算子的类型而变化。因此，如前所述，参数可以指示例如要在哪个方向上寻找材料界面。在这种情况下，参数相关包括以下事实：根据参数的值，在应用算子期间执行的一个或更多个操作适应由参数指定的分析方向，或者将其考虑在内。另一方面，参数相关也可以表示为根据参数的值应用不同的算子的事实。因此，参数可以以各种方式影响算子的执行。例如，参数可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于根据对物体的至少一次测量确定所述物体的材料界面的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的栅格化表示，其中，所述栅格化表示具有多个测量点，其中，测量点具有至少一条图像信息，该图像信息表示在所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，其中，所述方法包括以下步骤：·确定所述物体的所述栅格化表示的参数设定，其中，所述参数设定将至少一个参数分配给所述表示的所述测量点的子集中的每个测量点，·将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于所述栅格化表示的所述测量点，其中，边缘检测算子被设计成确定所述栅格化表示中至少一个材料界面的位置，并且其中，在根据测量点的所述图像信息确定材料界面的位置时，所述边缘检测算子至少考虑与所述栅格化表示中的所述测量点相邻的测量点的子集的所述图像信息，其中，测量点的所述参数中的至少一个定义所述栅格化表示内的分析方向，其中，当应用于测量点时，所述边缘检测算子被设计成沿通过所述测量点的所述参数定义的所述分析方向确定至少一个材料界面，其中，针对所述测量点的子集，在每种情况下，通过所述子集中的测量点的至少两个参数定义分析方向，其中，针对各分析方向，至少一个边缘检测算子被应用于所述测量点，该边缘检测算子沿相应分析方向确定至少一个材料界面的位置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 DE 102017103953.81.一种用于根据对物体的至少一次测量确定所述物体的材料界面的计算机实现的方法，其中，通过所述测量生成所述物体的栅格化表示，其中，所述栅格化表示具有多个测量点，其中，测量点具有至少一条图像信息，该图像信息表示在所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，其中，所述方法包括以下步骤：·确定所述物体的所述栅格化表示的参数设定，其中，所述参数设定将至少一个参数分配给所述表示的所述测量点的子集中的每个测量点，·将至少一个参数相关的边缘检测算子应用于所述栅格化表示的所述测量点，其中，边缘检测算子被设计成确定所述栅格化表示中至少一个材料界面的位置，并且其中，在根据测量点的所述图像信息确定材料界面的位置时，所述边缘检测算子至少考虑与所述栅格化表示中的所述测量点相邻的测量点的子集的所述图像信息，其中，测量点的所述参数中的至少一个定义所述栅格化表示内的分析方向，其中，当应用于测量点时，所述边缘检测算子被设计成沿通过所述测量点的所述参数定义的所述分析方向确定至少一个材料界面，其中，针对所述测量点的子集，在每种情况下，通过所述子集中的测量点的至少两个参数定义分析方向，其中，针对各分析方向，至少一个边缘检测算子被应用于所述测量点，该边缘检测算子沿相应分析方向确定至少一个材料界面的位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量点的所述图像信息包括至少一个灰度值，该灰度值表示在所述测量点的位置处所述物体的测量变量的值，其中，所述至少一个边缘检测算子被设计成基于测量点通过将材料界面的灰度值的理论模型拟合到所述测量点附近的测量点的灰度值的曲线来确定所述材料界面的位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一个边缘检测算子被设计成，通过由所述至少一个参数表示的所述分析方向的所述拟合来确定材料界面的位置。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述参数设定是根据被研究物体的模型确定的。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型是CAD模型。6.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·京特，C·波利沃达，C·莱因哈特，
申请(专利权)人：音量制图法公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE