基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法，属于图像处理领域。利用工件和标志物的颜色的区别对工件进行检测，得到工件对应的形态、坐标信息及工件间间距，从而提高检测精度的方法。能够在未知传感器参数的条件下，对图像进行畸变还原处理，解决提高图像信息的精度。高图像信息的精度。高图像信息的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法


[0001]本专利技术属于图像处理领域，涉及基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法。

技术介绍

[0002]随着计算机视觉被广泛得应用在各个领域，对图像检测的精度要求也越来越高，因此如何能够对获取到的图像进行更精确的处理也是一个研究方向。而获取图像的一般方式就是相机或者手机直接拍摄获取，得到的图像与实际图像间还是会存在一定的偏差，影响后续的检测精度。
[0003]图像预处理是图像分析的首要阶段。图像矫正也是图像处理的步骤之一。图像矫正的预处理好坏将会直接影响到后续图像分析的结果。由于相机内部透镜制造以及其组装工艺导致的偏差，会使得拍摄的图像产生畸变，导致原始图像失真。并且不同拍摄角度也会使得图像存在一定程度位置的形变，会影响之前图像的形态，因此需要对图像进行去畸变处理。一般镜头的畸变分为径向畸变和切向畸变两类。径向畸变是由于镜头自身凸透镜的固有特性造成的，产生原因是光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲。切向畸变是由于透镜本身与相机传感器平面(成像平面)或图像平面不平行而产生的，这种情况多是由于透镜被粘贴到镜头模组上的安装偏差导致。
[0004]一般去畸变的方法通常都是适用于方形物体或存在平行线条的图像上，不适用于普通工件。一些专业的图像处理软件虽然提供了几何畸变校正的方法，但是，这些图像处理方法往往需要人工参与，不能实现畸变校正过程的自动化，而且不能校正处理矩形状的图像。在畸变校正工作中,特征点的选取也将影响到畸变校正的精度。目前对特征点的获取大多是利用人工手动获取坐标点，该方法工作量较大，坐标值获取不够准确，而对于特征点自动获取的方法，通常是利用模板匹配的方法，对畸变网格图像进行形态学图像处理后，利用模板与处理后图像进行匹配，从而识别出网格交叉点，得到特征点坐标。
[0005]在实际工业生产上，如果针对每次获取的图像都要根据相应的传感器信息和位置来处理，不利于重复操作，也不适合用于随机照片的处理。通过分析数字图像几何畸变产生的机制，提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法，该方法包括以下步骤：
[0009]S1：找出图像上若干坐标点及其在正常图像上应该的坐标位置信息；考虑根据边缘检测获取图像的边缘点坐标；
[0010]获取图像的边缘点坐标包含对标志物的边缘检测，及其边缘点坐标的获取；
[0011]利用边缘点获取方法获取所述标志物上的三个拐角点A,B,C坐标；
[0012]S2：根据平行四边形各边关系得到对应的平行四边形第四点D；
[0013]根据这四个角点坐标得到理想的转换后的矩形四角坐标，形成校正后图像的边缘坐标点，得到理想的矫正后的矩形框的轮廓；
[0014]畸变校正是一种映射，将畸变的像素投影到校正的像素位置上；图像畸变校正的目的是通过已获得的畸变后图像，找到对应点的像素关系，将畸变后的位置的像素值赋给原位置，还原得到没有畸变的图像；根据特征点的畸变关系，通过畸变模型推导其映射关系；在图像上，选择特征点的像素坐标位置，以这正常图像的坐标位置去求在畸变图像中的坐标位置，取出对应的像素值，再利用插值处理的方法，对图像进行还原处理；
[0015]真实图像imgR与畸变图像imgD之间的关系为：
[0016]imgR(U,V)＝imgD(U
d
,V
d
)
[0017]采用四点定位法对所述畸变图像的位置和轮廓进行定位；
[0018]仿射变换是二维坐标(x,y)到二维坐标(u,v)的线性变换，其数学表达式形式如下：
[0019][0020]对应的齐次坐标矩阵表示形式为：
[0021][0022]仿射变换保持二维图形的平直性和平行性；其中，平直性为直线经仿射变换后依然为直线，平行性为直线之间的相对位置关系保持不变，平行线经仿射变换后依然为平行线，且直线上点的位置顺序不会发生变化；
[0023]S3：根据变换前后的两组坐标值，计算矩形的横纵比，然后求得相对应的坐标点映射关系即图像仿射变换矩阵，利用图像插值的方法对畸变图像校正；
[0024]二维图像的仿射变换矩阵为：
[0025][0026]S4：利用仿射变换矩阵对原图像进行校正处理，还原其理想的横纵比，得到矫正后的图像。
[0027]可选的，所述S4后还包括以下步骤：
[0028]S5：利用工件边缘提取方法获取所述标志物上的三个拐角点A,B,C坐标，计算得到坐标间的标准距离|AB|,|AC|；
[0029]S6：将图像上的距离值和实际标志物的距离值进行比较，计算得到图像和物理距离的比例值；
[0030]图像上间距转换为国际单位中的值d
tsj
关系为：
[0031]S7：对工件进行检测，检测是利用工件本身的颜色和背景板颜色的区别进行检测，根据得到其颜色对应的H,S,V值；
[0032]S8：利用工件H,S,V值对工件进行检测，获取到目标工件中心坐标位置；
[0033]S9：根据工件间坐标能够得到其间距值；再根据图像和物理距离的比例值d
tsj
得到工件间实际距离。
[0034]可选的，所述畸变校正为：利用这四个定点A,B,C,D构建图像仿射变换，实现完整图像的矫正；矫正过程为将平行四边形转换为矩形的过程，得到矫正后对应的矩形四个角点坐标A
’
,B
’
,C
’
,D
’
；
[0035]根据矫正前后角点坐标得到其转换关系
[0036]二维图像的仿射变换矩阵为：
[0037][0038]再利用仿射变换矩阵对图像进行矫正；
[0039]再在转换后的图像上，获取标志物上固定尺寸长度的两端坐标值A,B和A,C间的距离值|AB|,|AC|；图像已经变为与标志物平行的角度图像，不再对图像进行旋转处理；只进行缩放处理；
[0040]获取工件的H,S,V范围，以便根据颜色范围获取工件轮廓；
[0041]根据工件轮廓范围获取工件中心点并在处理后图像上进行最小矩形框选，得到工件范围和中心点坐标位置；
[0042]根据图像上|AB|,|AC|的距离和实际固定尺寸长度间的距离AB，AC比例图像和实际距离的比例值d
tsj
；
[0043][0044]根据工件中心点位置得到工件在图像上间距d
tgj
；
[0045]根据图像和实际距离的比例值d
tsj
和图像间距计算获得工件实际间距d
gj
[0046][0047]其中针对图像的预选框进行图像边缘检测，获取判断对应工件信息；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：找出图像上若干坐标点及其在正常图像上应该的坐标位置信息；考虑根据边缘检测获取图像的边缘点坐标；获取图像的边缘点坐标包含对标志物的边缘检测，及其边缘点坐标的获取；利用边缘点获取方法获取所述标志物上的三个拐角点A,B,C坐标；S2：根据平行四边形各边关系得到对应的平行四边形第四点D；根据这四个角点坐标得到理想的转换后的矩形四角坐标，形成校正后图像的边缘坐标点，得到理想的矫正后的矩形框的轮廓；畸变校正是一种映射，将畸变的像素投影到校正的像素位置上；图像畸变校正的目的是通过已获得的畸变后图像，找到对应点的像素关系，将畸变后的位置的像素值赋给原位置，还原得到没有畸变的图像；根据特征点的畸变关系，通过畸变模型推导其映射关系；在图像上，选择特征点的像素坐标位置，以这正常图像的坐标位置去求在畸变图像中的坐标位置，取出对应的像素值，再利用插值处理的方法，对图像进行还原处理；真实图像imgR与畸变图像imgD之间的关系为：imgR(U,V)＝imgD(U
d
,V
d
)采用四点定位法对所述畸变图像的位置和轮廓进行定位；仿射变换是二维坐标(x,y)到二维坐标(u,v)的线性变换，其数学表达式形式如下：对应的齐次坐标矩阵表示形式为：仿射变换保持二维图形的平直性和平行性；其中，平直性为直线经仿射变换后依然为直线，平行性为直线之间的相对位置关系保持不变，平行线经仿射变换后依然为平行线，且直线上点的位置顺序不会发生变化；S3：根据变换前后的两组坐标值，计算矩形的横纵比，然后求得相对应的坐标点映射关系即图像仿射变换矩阵，利用图像插值的方法对畸变图像校正；二维图像的仿射变换矩阵为：S4：利用仿射变换矩阵对原图像进行校正处理，还原其理想的横纵比，得到矫正后的图像。2.根据权利要求1所述的基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法，其特征在于：所述S4后还包括以下步骤：
S5：利用工件边缘提取方法获取所述标志物上的三个拐角点A,B,C坐标，计算得到坐标间的标准距离|AB|,|AC|；S6：将图像上的距离值和实际标志物的距离值进行比较，计算得到图像和物理距离的比例值；图像上间距转换为国际单位中的值d
tsj
关系为：S7：对工件进行检测，检测是利用工件本身的颜色和背景板颜色的区别进行检测，根据得到其颜色对应的H,S,V值；S8：利用工件H,S,V值对工件进行检测，获取到目标工件中心坐标位置；S9：根据工件间坐标能够得到其间距值；再根据图像和物理距离的比例值d
tsj
得到工件间实际距离。3.根据权利要求1所述的基于固定尺寸标志物的图像处理及颜色检测方法，其特征在于：所述畸变校正为：利用这四个定点A,B,C,D构建图像仿射变换，实现完整图像的矫正；矫正过程为将平行四边形转换为矩形的过程，得到矫正后对应的矩形四个角点坐标A
’
,B
’
,C
’
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春媛，石明全，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：