一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统，该系统包括平移机构控制模块、视觉成像模块和视觉图像拼接处理模块，平移机构控制模块与视觉图像拼接处理模块连接，视觉成像模块与视觉图像拼接处理模块连接；平移机构控制模块用于控制平移机构带动视觉相机使视觉相机与被测目标产相对位置平移，遍历需要测量全尺寸视觉图像的各个位置，视觉成像模块用于获取视场内的场景图像，并将场景图像发送给视觉图像拼接处理模块，视觉图像拼接处理模块用于完成高精度全尺寸视觉图像的拼接。本发明专利技术科学合理，使用方便，系统采用了粗定位及精定位两层操作，在保证系统实时性的基础上，扩展了系统的适用性，降低了系统的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统及方法
本专利技术涉及图像数据处理
，具体为一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统及方法。
技术介绍
在基于机器视觉技术的高精度工件或物体测量应用中，由于视觉成像分辨率高，常见一般可达10到50微米，甚至高至数微米，基于现有的成像芯片技术，其可覆盖的单视场测量范围以6K分辨率计约为60到300毫米，而被测量工件的尺寸往往大于这个单视场覆盖范围，在视觉工件测量应用中，一般均需要多个视场的图像的结合才可实现某个尺寸或形状的测量，目前有两类技术能够解决全尺寸景像图像的获取，一类是通过平移机构带动设备运动，使视觉相机与被测工件形成相对运动，在运动中获取各个视场的图像，以平移机构的运动距离，来换算到视觉图像的位置，从而拼接形成所需要的全尺寸图像，这种方法的全尺寸拼接精度依赖与运动机构的精度，无法达到像素级精度，如果需要达到高精度，平移机构的成本将会大大增加；另一类是采用多个视觉相机进行组合，根据被测工件尺寸的分布，由多个视觉相机从不同位置获取相应的视觉图像，利用视觉相机的关系，换算到视觉图像的位置，拼接形成所需要的全尺寸图像，这种方法一是需要多个视觉相机的配合，二是需要一种相机位姿的精密装调和测量方法，来保证拼接全景图像的精度，使用成本较高。因此，人们急需一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统，所述视觉图像获取系统包括平移机构控制模块、视觉成像模块和视觉图像拼接处理模块，所述平移机构控制模块与视觉图像拼接处理模块连接，所述视觉成像模块与视觉图像拼接处理模块连接；所述平移机构控制模块用于控制平移机构带动视觉相机使视觉相机与被测目标产相对位置平移，所述视觉相机遍历需要测量全尺寸视觉图像的各个位置，同时，获取平移机构的实时位置以供视觉图像拼接处理模块进行粗定位使用，所述视觉成像模块用于获取视场内的场景图像并将场景图像发送给视觉图像拼接处理模块，所述视觉图像拼接处理模块用于完成高精度全尺寸视觉图像的拼接。本专利技术利用平移控制模块控制平移机构带动视觉相机遍历需要测量全尺寸视觉图像的各个位置，在平移机构带动视觉相机与被测目标进行相对运动过程中，视觉图像拼接处理模块实时计算运动过程中相邻图像的偏移关系，依据平移机构控制模块给出的平移机构的实时位置，进行相邻图像关系的粗定位，在粗定位的基础上将两个相邻图像进行局部图像特征匹配，修正相邻图像的偏移量，从而提高计算速度、降低系统成本。进一步的，所述视觉相机固定在平移机构上，所述平移机构与平移机构控制模块连接，所述平移机构与视觉成像模块连接。本专利技术通过固定支架将视觉相机固定在平移机构上，利用单视觉相机配合平移结构，使视觉相机与被测目标产生相对位置平移，遍历需要测量的全尺寸视觉图像的各个位置，根据平移机构的位置的偏差将获取的相邻图像进行位置的粗拼接，粗拼接的精度仅作为后续算法的粗定位精度，并不影响最终获取的视觉全尺寸图像的拼接精度。一种高精度的全尺寸视觉图像获取方法，所述视觉图像获取方法包括以下步骤：步骤S1：启动平移机构和视觉相机，平移机构带动视觉相机实时获取当前视场的局部图像，转步骤S2；步骤S2：平移机构控制模块实时获取对应当前视场的平移机构位置，视觉图像拼接处理模块根据当前视场平移机构的位置将获取的当前视场一系列局部图像进行相邻图像的粗定位，并根据粗定位将相邻图像进行粗连接，转步骤S3；步骤S3：视觉图像拼接处理模块在粗拼接的基础上，利用图像相关特征匹配进行相邻图像像素关系检测，获得相邻图像的高精度像素级相对位置关系，转步骤S4；步骤S4：根据相邻图像的高精度像素级相对位置关系，视觉图像拼接处理模块进行高精度图像拼接，形成高精度的全尺寸视觉图像。本专利技术利用平移机构带动视觉相机完成所需多个视场的对应位置遍历，在平移机构带动视觉相机与被测目标进行相对运动过程中，由图像处理算法实时计算运动过程中相邻图像的偏移关系，算法依据平移机构控制模块给出的平移机构的实时位置，进行相邻图像关系的粗定位，在粗定位的基础上将相邻图像进行粗拼接，粗拼接完成后，视觉图像拼接处理模块在粗拼接的基础上进行相邻图像像素关系的检测，将两个相邻图像进行局部图像特征匹配，修正相邻图像的偏移量，得到相邻图像的精确偏移量，由于此匹配是在粗定位的小区域范围内进行的所以能够提高计算速度，实时快速运算；相邻图片均采用粗定位和精定位进行拼接，从而完成大尺寸被测目标测量所需要的的全尺寸视觉图像的获取；在保证系统实时性的基础上，又扩展了系统的适用性，降低了系统的成本。进一步的，所述步骤S2中视觉图像拼接处理模块根据当前视场平移机构的位置将获取的当前视场一系列局部图像进行相邻图像的粗定位还包括：步骤S201：建立直角坐标系XOY，直角坐标系XOY原点为固定位置，直角坐标系XOY的X轴平行于视觉图像，直角坐标系XOY的Y轴垂直于X轴，平移机构带动视觉相机在直角坐标系XOY中移动，转步骤S202；步骤S202:平移机构控制模块获取平移机构在直角坐标系XOY中的第一位置的坐标O1（x1,y1），平移机构控制模块获取平移机构在直角坐标系XOY中的第二位置的坐标O2（x2,y2），视觉图像拼接处理模块根据平移机构以第一位置O1为原点，建立直角坐标系X1O1Y1，直角坐标系X1O1Y1的X1轴平行于直角坐标系XOY的X轴，直角坐标系X1O1Y1的Y1轴平行于直角坐标系XOY的Y轴,视觉图像拼接处理模块以第二位置的坐标O2为原点，建立直角坐标系X2O2Y2，直角坐标系X2O2Y12的X2轴平行于直角坐标系XOY的X轴，直角坐标系X2O2Y2的Y2轴平行于直角坐标系XOY的Y轴，平移机构带动视觉相机在第一位置获取第一图像，平移机构带动视觉相机在第二位置获取第二图像，转步骤S203；步骤S203：根据直角坐标系XOY中第一位置的坐标O1（x1,y1）和第二位置的坐标O2（x2,y2）计算出第一图像与第二图像的水平偏移量X和垂直偏移量Y,转步骤S204；所述第一图像与第二图像的水平偏移量X和垂直偏移量Y的计算公式分别为：其中，所述X为第一图像与第二图像的水平偏移量，所述x2为第二位置的横坐标，所述x1为第一位置的横坐标，所述Y为第一图像与第二图像的垂直偏移量，所述y2为第二位置的纵坐标，所述y1为第一位置的纵坐标；步骤S204：根据第一图像与第二图像的水平偏移量X和垂直偏移量Y将第一图像和第二图像进行粗定位，根据粗定位将第一图像与第二图像进行粗拼接得到粗拼接图像。本专利技术先根据平移机构控制模块实时获取对应当前视场的平移位置，此平移位置的精度为平移机构精度，根据此精度可以对应当前视场的被测目标与视觉相机的相对位置，视觉图像拼接处理模块可以根据平移机构精度快速将获取的一系列相邻图像进行位置的粗拼接，粗拼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统，其特征在于，所述视觉图像获取系统包括平移机构控制模块、视觉成像模块和视觉图像拼接处理模块，所述平移机构控制模块与视觉图像拼接处理模块连接，所述视觉成像模块与视觉图像拼接处理模块连接；/n所述平移机构控制模块用于控制平移机构带动视觉相机使视觉相机与被测目标产相对位置平移，所述视觉相机遍历需要测量全尺寸视觉图像的各个位置，同时，获取平移机构的实时位置以供视觉图像拼接处理模块进行粗定位使用，所述视觉成像模块用于获取视场内的场景图像并将场景图像发送给视觉图像拼接处理模块，所述视觉图像拼接处理模块用于完成高精度全尺寸视觉图像的拼接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统，其特征在于，所述视觉图像获取系统包括平移机构控制模块、视觉成像模块和视觉图像拼接处理模块，所述平移机构控制模块与视觉图像拼接处理模块连接，所述视觉成像模块与视觉图像拼接处理模块连接；
所述平移机构控制模块用于控制平移机构带动视觉相机使视觉相机与被测目标产相对位置平移，所述视觉相机遍历需要测量全尺寸视觉图像的各个位置，同时，获取平移机构的实时位置以供视觉图像拼接处理模块进行粗定位使用，所述视觉成像模块用于获取视场内的场景图像并将场景图像发送给视觉图像拼接处理模块，所述视觉图像拼接处理模块用于完成高精度全尺寸视觉图像的拼接。


2.根据权利要求1所述的一种高精度的全尺寸视觉图像获取系统，其特征在于：所述视觉相机固定在平移机构上，所述平移机构与平移机构控制模块连接，所述平移机构与视觉成像模块连接。


3.一种高精度的全尺寸视觉图像获取方法，其特征在于：所述视觉图像获取方法包括以下步骤：
步骤S1：启动平移机构和视觉相机，平移机构带动视觉相机实时获取当前视场的局部图像，转步骤S2；
步骤S2：平移机构控制模块实时获取对应当前视场的平移机构位置，视觉图像拼接处理模块根据当前视场平移机构的位置将获取的当前视场一系列局部图像进行相邻图像的粗定位，并根据粗定位将相邻图像进行粗连接，转步骤S3；
步骤S3：视觉图像拼接处理模块在粗拼接的基础上，利用图像相关特征匹配进行相邻图像像素关系检测，获得相邻图像的高精度像素级相对位置关系，转步骤S4；
步骤S4：根据相邻图像的高精度像素级相对位置关系，视觉图像拼接处理模块进行高精度图像拼接，形成高精度的全尺寸视觉图像。


4.根据权利要求3所述的一种高精度的全尺寸视觉图像获取方法，其特征在于：所述步骤S2中视觉图像拼接处理模块根据当前视场平移机构的位置将获取的当前视场一系列局部图像进行相邻图像的粗定位还包括：
步骤S201：建立直角坐标系XOY，直角坐标系XOY原点为固定位置，直角坐标系XOY的X轴平行于视觉图像，直角坐标系XOY的Y轴垂直于X轴，平移机构带动视觉相机在直角坐标系XOY中移动，转步骤S202；
步骤S202:平移机构控制模块获取平移机构在直角坐标系XOY中的第一位置的坐标O1（x1,y1），平移机构控制模块获取平移机构在直角坐标系XOY中的第二位置的坐标O2（x2,y2），视觉图像拼接处理模块根据平移机构以第一位置O1为原点，建立直角坐标系X1O1Y1，直角坐标系X1O1Y1的X1轴平行于直角坐标系XOY的X轴，直角坐标系X1O1Y1的Y1轴平行于直角坐标系XOY的Y轴,视觉图像拼接处理模块以第二位置的坐标O2为原点，建立直角坐标系X2O2Y2，直角坐标系X2O2Y12的X2轴平行于直角坐标系XOY的X轴，直角坐标系X2O2Y2的Y2轴平行于直角坐标系XOY的Y轴，平移机构带动视觉相机在第一位置获取第一图像（1），平移机构带动视觉相机在第二位置获取第二图像（2），转步骤S203；
步骤S203：根据直角坐标系XOY中第一位置的坐标O1（x1,y1）和第二位置的坐标O2（x2,y2）计算出第一图像（1）与第二图像（2）的水平偏移量X和垂直偏移量Y,转步骤S204；所述第一图像（1）与第二图像（2）的水平偏移量X和垂直偏移量Y的计算公式分别为：






其中，所述X为第一图像（1）与第二图像（2）的水平偏移量，所述x2为第二位置的横坐标，所述x1为第一位置的横坐标，所述Y为第一图像（1）与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴江松，韩广良，
申请(专利权)人：广州松合智能科技有限公司，中科视智能科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44