基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统技术方案

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，尤其是一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统，包括三轴移动装置、光学相机、标定板和超声探头，所述光学相机安装在三轴移动装置的Z轴固定架上，通过三轴移动装置的X、Y轴带动光学相应水平面移动，超声探头安装在三轴移动装置的Z轴上，标定板置于水中试件台上，并基于系统方法实现系统处理，本发明专利技术可完成任意位置区域的自动对准与扫描流程，减少手动对准以及对非关注区域的扫描时间，提高扫描效率。提高扫描效率。提高扫描效率。

【技术实现步骤摘要】
基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体领域为一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统。

技术介绍

[0002]超声C扫描流程中，需要在扫描前设置C扫描路径的起点和终点，由于水中光线折射等原因试件相对位置不便于观察，并且有时工件只需要扫描部分特定区域，故手动选取起点与终点操作费时费力，并且准确度不高。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统，以解决现有技术具有不方便操作、花费时间、对准操作不准确的问题，通过该技术方案能够实现自动化设置扫描区域，进而达到流水化全自动扫描的效果。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统，包括三轴移动装置、光学相机、标定板和超声探头，所述光学相机安装在三轴移动装置的Z轴固定架上，通过三轴移动装置的X、Y轴带动光学相应水平面移动，超声探头安装在三轴移动装置的Z轴上，标定板置于水中试件台上，其系统使用方式为：
[0005](1)设置扫描起点为三轴移动装置的X、Y轴原点，设置扫描终点为三轴移动装置的X、Y轴的预设值位置，保证标定板位于整个扫描区域内；
[0006](2)通过超声探头对标定板区域进行超声C扫描成像；
[0007](3)获取扫描图像后，提取成像四个定点的像素坐标值，并基于已知的整体扫描区域，根据两组点计算工件参考平面到超声C扫描图像的投影矩阵H
w2c
；
[0008](4)对超声C扫描声学图像与相机光学图像进行处理，计算得到超声C扫描图像到光学图像的变换矩阵H
c2o
；
[0009](5)基于上述步骤完成系统标定操作，然后将标定板从水中试件台上取出，将待检测工件放置于试件台；
[0010](6)将Z轴与相机处于原点初始位置，拍摄一张水中工件的光学照片，采用HSV色域阈值分割识别工件轮廓，再求解最小外接矩形作为扫描区；
[0011](7)得到一组光学图像中的扫描起点A与终点B，根据标定求得的变换矩阵逆向求解工件参考平面坐标系下二维空间；
[0012](8)以此起点终点坐标设置为扫描参数即可进行自动扫描。
[0013]优选的，所述标定板为均匀分布设置有孔洞的板件，根据步骤(4)，其声学图像处理为，超声探头对标定板表面进行超声时，声学图像中标定板表面反射强烈，而孔洞位置反射为零，所以成像对比度较高，故采用阈值分割算法提取出孔洞轮廓，再使用霍夫圆拟合算法提取孔洞圆心。
[0014]优选的，所述标定板为单一材质且颜色固定，根据步骤(4)，其光学图像处理为，将
图像变换至HSV色域基于Hue色相值对图像进行二值化，再使用霍夫圆拟合算法提取孔洞圆心。
[0015]优选的，基于声学图像处理和光学图像处理获得的两组点进行整理排序进行单应性变换矩阵拟合求解，计算得到超声C扫描图像到光学图像的变换矩阵H
c2o
。
[0016]优选的，根据步骤(7)和(8)，其工件参考平面坐标系下二维空间为：
[0017]起点：A'＝A
·
H
w2cT
·
H
c2oT
；
[0018]终点：B'＝B
·
H
w2cT
·
H
c2oT
。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：系统仅需要一次标定操作即可完成任意位置区域的自动对准与扫描流程，减少手动对准以及对非关注区域的扫描时间，提高扫描效率。
[0020]1)本专利技术是一种自动化对准流程，使用时，能够节省操作人员手动操作的时间，达到省时省力的效果，并且提高了起点终点定位的精确度，节省了扫描时间。
[0021]2)提高了扫描流程的自动化率，使超声C扫描系统在工业场景中应用更加广泛
[0022]3)虚实配准可实现增强现实融合显示，应用中具有广阔前景。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的标定板平面图；
[0024]图2为本专利技术的系统器件装配示意图；
[0025]图3为本专利技术的系统方法流程图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]虚实配准是增强现实的关键技术。因为有运算量小实时性强的特点,利用平面模板进行虚实配准被广泛使用。
[0028]单应性变换用来描述物体在世界坐标系与像素坐标系之间的位置映射关系，平面的单应性被定义为一个平面到另外一个平面的投影映射，对应的变换矩阵称为单应性矩阵。
[0029]超声波C扫描技术是将超声检测与微机控制和微机进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术，C扫描成像是利用超声波反射原理提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息而形成二维图像的技术，其原理简单，可获取不同截面的信息，广泛应用于半导体、生命科学、材料科学、纳米技术等领域。
[0030]参阅图1至3，本专利技术提供一种技术方案：一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统，包括三轴移动装置、光学相机、标定板和超声探头，所述光学相机安装在三轴移动装置的Z轴固定架上，通过三轴移动装置的X、Y轴带动光学相应水平面移动，超声探头安装在三轴移动装置的Z轴上，标定板置于水中试件台上，其系统使用方式为：
[0031](1)设置扫描起点为三轴移动装置的X、Y轴原点，设置扫描终点为三轴移动装置的
X、Y轴的预设值位置，保证标定板位于整个扫描区域内；
[0032](2)通过超声探头对标定板区域进行超声C扫描成像；
[0033](3)获取扫描图像后，提取成像四个定点的像素坐标值，并基于已知的整体扫描区域，根据两组点计算工件参考平面到超声C扫描图像的投影矩阵H
w2c
；
[0034](4)对超声C扫描声学图像与相机光学图像进行处理，计算得到超声C扫描图像到光学图像的变换矩阵H
c2o
；
[0035](5)基于上述步骤完成系统标定操作，然后将标定板从水中试件台上取出，将待检测工件放置于试件台；
[0036](6)将Z轴与相机处于原点初始位置，拍摄一张水中工件的光学照片，采用HSV色域阈值分割识别工件轮廓，再求解最小外接矩形作为扫描区；
[0037](7)得到一组光学图像中的扫描起点A与终点B，根据标定求得的变换矩阵逆向求解工件参考平面坐标系下二维空间；
[0038](8)以此起点终点坐标设置为扫描参数即可进行自动扫描。
[0039]所述标定板为均匀分布设置有孔洞的板件，根据步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统，其特征在于：包括三轴移动装置、光学相机、标定板和超声探头，所述光学相机安装在三轴移动装置的Z轴固定架上，通过三轴移动装置的X、Y轴带动光学相应水平面移动，超声探头安装在三轴移动装置的Z轴上，标定板置于水中试件台上，其系统使用方式为：(1)设置扫描起点为三轴移动装置的X、Y轴原点，设置扫描终点为三轴移动装置的X、Y轴的预设值位置，保证标定板位于整个扫描区域内；(2)通过超声探头对标定板区域进行超声C扫描成像；(3)获取扫描图像后，提取成像四个定点的像素坐标值，并基于已知的整体扫描区域，根据两组点计算工件参考平面到超声C扫描图像的投影矩阵H
w2c
；(4)对超声C扫描声学图像与相机光学图像进行处理，计算得到超声C扫描图像到光学图像的变换矩阵H
c2o
；(5)基于上述步骤完成系统标定操作，然后将标定板从水中试件台上取出，将待检测工件放置于试件台；(6)将Z轴与相机处于原点初始位置，拍摄一张水中工件的光学照片，采用HSV色域阈值分割识别工件轮廓，再求解最小外接矩形作为扫描区；(7)得到一组光学图像中的扫描起点A与终点B，根据标定求得的变换矩阵逆向求解工件参考平面坐标系下二维空间；(8)以此起点终点坐标设置为扫描参数即可进行自动扫描。2.根据权利要求1所述的基于虚实配准的超声C扫描自动对准系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟恺，楼成淦，金杭超，齐丽强，
申请(专利权)人：杭州瑞利超声科技有限公司，
类型：发明
国别省市：