一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，包括以下步骤：第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；第2步骤、计算相机的像素当量；第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；第4步骤、将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标；第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。该方法不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量。时进行拼接完成尺寸的测量。时进行拼接完成尺寸的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法


[0001]本专利技术涉及机器视觉的
，尤其是一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法。

技术介绍

[0002]在制造行业中，需要对工件进行测量，用于检测加工工艺是否满足要求，视觉成像的方法已经被广泛应用于工件测量领域。但是针对于大尺寸的工件，需要定制对应尺寸的光源，以及相应的大靶面相机与镜头，一方面造价成本太高，另一方面尺寸太大不便于机械结构的设计与安装；具体地，在对常规大尺寸工件进行测量时，为保证测量精度，需要相对应的大尺寸远心镜头，光源与大分辨率相机，硬件成本较高；同时尺寸大、重量重，会占用较大的设备安装空间，影响设备的整体空间设计。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术提出一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量。
[0005]根据本专利技术实施例的基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，包括以下步骤：第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；第2步骤、计算相机的像素当量；第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；第4步骤、分别在不同拍照位置拍照，得到多张图像，将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标，具体计算过程是：第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在待测目标中所有二维码的像素坐标平均值，求和；第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；第5.1.4步骤、最后，将求积后的数值再加上待测目标中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和；第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。
[0006]本专利技术的有益效果是，有效克服常规大尺寸工件测量用设备硬件成本高、占用空间大的缺陷，本专利技术使用小视野的视觉系统完成大尺寸目标测量，不需要将工件整体成像，只需较小的视野成像，同时进行拼接完成尺寸的测量，可以有效降低成本，节省空间。
[0007]根据本专利技术一个实施例，在所述第1步骤中，标定板的总尺寸大于待测量工件的尺寸。
[0008]根据本专利技术一个实施例，在选型小视野的成像视觉硬件时，需要保证在相机成像中最少包含四个二维码信息。
[0009]根据本专利技术一个实施例，在所述第1步骤中，每个二维码方框与相邻二维码方框的实际物理加工距离均相等。
[0010]根据本专利技术一个实施例，在所述第1步骤中，每个二维码的解析信息为以左上角二维码为原点的物理坐标。
[0011]根据本专利技术一个实施例，所述第4步骤，具体包括以下步骤：第4.1步骤、对相机进行像素当量的标定，得到图像的像素尺寸，并且利用测量仪器测量出标定板的实际物理距离，相机对标定板拍照成像，对图像中的任意一个二维码方框进行拟合，得到对应二维码方框长度方向上的像素间距和宽度方向上的像素间距；第4.2步骤、分别在两个拍照位置处拍摄标定板，得到两张标定板局部图片，每张标定板局部图片中均包含有若干二维码，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到每个二维码的像素中心坐标，同时解析出该二维码的实际物理坐标信息。
[0012]根据本专利技术一个实施例，在所述第4.2步骤中，具体步骤如下：第4.2.1步骤、设定在位置A和位置B这两个拍照位置处拍摄标定板，在位置A处拍摄标定板对应得到第一张标定板局部图片，在位置B处拍摄标定板对应得到第二张标定板局部图片，第一张标定板局部图片中包含有若干二维码，第二张标定板局部图片中包含有若干二维码；第4.2.2步骤、通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第一张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；同时，通过视觉开源库OpenCV中的函数detectMarkers()自动定位得到第二张标定板局部图片中每个二维码的像素中心坐标；第4.2.3步骤、计算在A位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值、在A位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值、在B位置拍照图像中所有二维码的X像素坐标平均值以及在B位置拍照图像中所有二维码的Y像素坐标平均值；第4.2.4步骤、对位置A成像的n个二维码和位置B成像的n个二维码内容进行解析，其中n是大于等于4的正整数，得到位置A处二维码的解析物理坐标信息和位置B处二维码的解析物理坐标信息；第4.2.5步骤、计算位置A的X方向物理坐标平均值、位置A的Y方向物理坐标平均值、位置B的X方向物理坐标平均值以及位置B的Y方向物理坐标平均值。
[0013]根据本专利技术一个实施例，在所述第5步骤中，计算位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标和位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标。
[0014]根据本专利技术一个实施例，位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在A位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；
第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置A图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
[0015]根据本专利技术一个实施例，位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标的计算过程是：第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；第5.1.2步骤、然后，在此基础上加上在B位置拍照图像中所有二维码的像素坐标平均值，求和；第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；第5.1.4步骤、接着，将求积后的数值再加上位置B图像中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和。
[0016]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0017]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术的流程图；图2是具有二维码信息的专用标定板示意图；图3是大尺寸工件的整体结构示意图；图4是与图3相对应的专用标定板的结构示意图；图5是大尺寸工件上位置A处待测目标对应拍摄得到的标定板成像；图6是大尺寸工件上位置B处待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步骤、制作专用标定板：该标定板为加入二维码信息的ChArUco标定板，该二维码信息利用视觉开源库OpenCV进行生成与解析；第2步骤、计算相机的像素当量；第3步骤、设定拍照位置：根据待测目标在大尺寸工件上的位置设定相机的拍照位置；第4步骤、分别在不同拍照位置拍照，得到多张图像，将每张图像的图像中心坐标标定至标定板物理坐标系下；第5步骤、分别在设定位置处拍摄大尺寸工件上的待测目标，并计算待测目标在标定板物理坐标系下的物理坐标，具体计算过程是：第5.1.1步骤、首先，计算相机像素当量标定所得图像像素尺寸的一半；第5.1.2步骤、然后，在第5.1.1步骤的基础上加上在待测目标中所有二维码的像素坐标平均值，求和；第5.1.3步骤、接着，将求和后的数值乘以相机像素当量，求积；第5.1.4步骤、最后，将求积后的数值再加上待测目标中心在标定板坐标系下的物理坐标，求和；第6步骤、根据得到的物理坐标计算待测目标的距离。2.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，标定板的总尺寸大于待测量工件的尺寸。3.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在选型小视野的成像视觉硬件时，需要保证在相机成像中最少包含四个二维码信息。4.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，每个二维码方框与相邻二维码方框的实际物理加工距离均相等。5.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：在所述第1步骤中，每个二维码的解析信息为以左上角二维码为原点的物理坐标。6.根据权利要求1所述的一种基于图像拼接的大尺寸目标测量方法，其特征在于：所述第4步骤，具体包括以下步骤：第4.1步骤、对相机进行像素当量的标定，得到图像的像素尺寸，并且利用测量仪器测量出标定板的实际物理距离，相机对标定板拍照成像，对图像中的任意一个二...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀伟，宫海坤，陈辉，查进，马腾，张文晔，焦状武，
申请(专利权)人：常州铭赛机器人科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：