基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法及装置制造方法及图纸

一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法及装置，包括：S1、对采集到的图像二值化处理后进行畸变矫正，然后对图像进行平滑处理并提取目标区域；S2、对目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘的像素；S3、对孔径边缘像素进行检测确定孔径边缘的轮廓像素，然后利用阈值与轮廓像素进行比较，去除无用像素，识别获取孔径轮廓特征；S4、基于孔径轮廓特征利用最小二乘法拟合圆的方法，计算孔径尺寸参数。利用本发明专利技术可实现对孔径的非接触、高精度测量。高精度测量。高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像测量
，特别涉及一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，光学和电子工业对精密仪器需求的急速增长刺激了高精度加工技术的发展，而精密仪器上的轴孔配合精度直接影响着精密仪器的整体工作性能。近年来，基于计算机视觉的孔径测量及研究已广泛应用于精密仪器装配等方面。但由于光照、相机等其他因素的影响使得孔径图像与真实图像相比存在失真。对于被广泛应用于精密仪器工程中的孔径测量，由于检测环境不能固定，更多的划痕、缺陷包含在实验中时，会对检测孔径产生一定的影响。因此，为了获得高精度的尺寸参数，需要对孔径原始图像进行畸变校正。为了获得高精度的孔径测量结果，需要对边缘轮廓进行准确提取。。

技术实现思路

[0003]为解决边缘模糊不能准确提取孔的边缘轮廓的问题，本专利技术提出一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法及装置，可以通过对生产流水线上的不同批次小尺寸孔径进行实时检测，大大节约了生产时间和资源成本，而且提高了生产流程中孔径测量的精度。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法，包括：S1、对采集到的图像二值化处理后进行畸变矫正，然后对图像进行平滑处理并提取目标区域；S2、对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素；S3、基于所述孔径边缘像素值，利用判断阈值与所述孔径边缘像素值进行比较，去除无用像素，识别获取孔径边缘特征；S4、基于所述孔径边缘特征利用最小二乘法拟合圆的方法，计算并展示孔径尺寸参数。
[0006]进一步的，S1中，所述畸变矫正包括：采用方形模板，追踪距离图像中心点附近指定数量像素内的所有曲线，并记录所有曲线的坐标，然后计算各曲线的方差，找出水平方向和垂直方向上方差最小的曲线，将这些方差最小曲线的交点作为网格交点；然后，对图像网格交点进行标定得到镜头的内参、外参和畸变系数矩阵，根据这些信息对图像进行像素补偿，得到复原后的图像。
[0007]进一步的，S2中，对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素，具体包括：
[0008]首先，将目标区域图像中心像素值和它周围临近的多个像素值相加，然后求其平均值，作为中心像素平均值；将目标区域图像分成多个窗口，对每个窗口设置判断阈值；确定所述判断阈值的方法是：计算每个窗口的直方图，通过每个窗口的直方图，求取直方图有两个峰值的图像中两个峰值之间的低谷值作为该窗口的判断阈值；计算所述目标区域的每个像素与所述中心像素平均值的差值，将每个差值与每个窗口的所述判断阈值进行比较，
如果该差值小于所述判断阈值则该保留像素以便进一步处理，否则舍弃该像素；
[0009]利用指定窗口的一阶有限差分计算梯度得到目标区域图像在以图像中心点为原点的平面直角坐标系的x和y方向上偏导数的两个矩阵，确定目标区域边缘的梯度强度和方向；
[0010]将得到的目标区域边缘像素的梯度强度与沿正负梯度方向上的两个像素的梯度强度进行比较；如果当前的目标区域边缘像素的梯度强度和同方向的其他点的梯度强度相比较是最大，则该像素保留为孔径边缘像素点，否则该像素点被去除；
[0011]对图像继续进行检测，收集孔径的边缘，直到整个目标区域的所有边缘闭合。
[0012]进一步的，S3中，基于所述孔径边缘像素值，然后利用判断阈值与所述孔径边缘像素值进行比较，去除无用像素，识别获取孔径边缘特征，具体包括：对孔径边缘像素进行遍历，首先删除距离孔径边缘像素超过指定距离的像素，然后，去除图像中与孔径边缘像素的差距超过指定值的最小连通域内的像素；最后，将剩余的像素与所述判断阈值比较大小，当像素值大于或等于所述判断阈值时，则保留该像素点；当像素值小于所述判断阈值时，则删除该像素点，最终得到了所述孔径边缘特征。
[0013]进一步的，S4中、基于孔径边缘特征利用最小二乘法拟合圆的方法，计算孔径尺寸参数，具体包括：
[0014]以像素所拟合圆的孔径d为，
[0015][0016]再将拟合圆的孔径d转换为以毫米为单位表示的孔径尺寸；其中，
[0017][0018][0019][0020]其中，C,D,E,G,H为中间参数，
[0021][0022]D＝N∑X
c
Y
c
‑
∑X
c
∑Y
c
[0023][0024][0025][0026]其中，(X
c
,Y
c
)为孔径边缘像素点构成的集合，c∈(1,2,
…
,N)。
[0027]一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量装置，包括：目标区域提取模块、孔径边缘检测模块、孔径边缘识别模块、孔径计算模块，其中，所述目标区域提取模块，其对采集到的图像二值化处理后进行畸变矫正，然后对图像进行平滑处理并提取目标区域；所述孔径边缘检测模块，其对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素；所述孔径边缘识别模块，其基于所述孔径边缘像素值，利用阈值与所述孔径边缘像素值进行比较，去除无用像素，识别获取孔径边缘特征；所述孔径计算模块，其基于所述孔径边
缘特征利用最小二乘法拟合圆的方法，计算并展示孔径尺寸参数。
[0028]进一步的，所述目标区域提取模块进行所述畸变校正的具体方法包括：采用方形模板，追踪距离图像中心点附近指定数量像素内的所有曲线，并记录所有曲线的坐标，然后计算各曲线的方差，找出水平方向和垂直方向上方差最小的曲线；将这些方差最小曲线的交点作为网格交点；然后，对图像网格交点进行标定得到镜头的内参、外参和畸变系数矩阵，根据这些信息对图像进行像素补偿，得到复原后的图像。
[0029]进一步的，所述孔径边缘检测模块对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素，具体包括：
[0030]首先，将目标区域图像中心像素值和它周围临近的多个像素值相加，然后求其平均值，作为中心像素平均值；将目标区域图像分成多个窗口，对每个窗口设置判断阈值；确定所述判断阈值的方法是：计算每个窗口的直方图，通过每个窗口的直方图，求取直方图有两个峰值的图像中两个峰值之间的低谷值作为该窗口的判断阈值；计算所述目标区域的每个像素与所述中心像素平均值的差值，将每个差值与每个窗口的所述判断阈值进行比较，如果该差值小于所述判断阈值则该保留像素以便进一步处理，否则舍弃该像素；
[0031]利用指定窗口的一阶有限差分计算梯度得到目标区域图像在以图像中心点为原点的平面直角坐标系的x和y方向上偏导数的两个矩阵，确定目标区域边缘的梯度强度和方向；
[0032]将得到的目标区域边缘像素的梯度强度与沿正负梯度方向上的两个像素的梯度强度进行比较；如果当前的目标区域边缘像素的梯度强度和同方向的其他点的梯度强度相比较是最大，则该像素保留为孔径边缘像素点，否则该像素点被去除；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量方法，其特征在于，包括：S1、对采集到的图像二值化处理后进行畸变矫正，然后对图像进行平滑处理并提取目标区域；S2、对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素；S3、基于孔径边缘像素值，利用判断阈值与所述孔径边缘像素值进行比较，去除无用像素，识别获取孔径边缘特征；S4、基于所述孔径边缘特征利用最小二乘法拟合圆的方式，计算并展示孔径尺寸参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S1中，所述畸变矫正包括：采用方形模板，追踪距离图像中心点附近指定数量像素内的所有曲线，并记录所有曲线的坐标，然后计算各曲线的方差，找出水平方向和垂直方向上方差最小的曲线，将这些方差最小曲线的交点作为网格交点；然后，对图像网格交点进行标定得到镜头的内参、外参和畸变系数矩阵，根据这些信息对图像进行像素补偿，得到复原后的图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，对所述目标区域中的孔径目标进行边缘检测，检测出孔径边缘像素，具体包括：首先，将目标区域图像中心像素值和它周围临近的多个像素值相加，求其平均值，作为中心像素平均值；然后将目标区域图像分成多个窗口，对每个窗口设置判断阈值；计算所述目标区域的每个像素与所述中心像素平均值的差值，将每个差值与每个窗口的所述判断阈值进行比较，如果差值小于所述判断阈值则该保留像素以便进一步处理，否则舍弃该像素；确定所述判断阈值的方法是：计算每个窗口的直方图，通过每个窗口的直方图，求取直方图有两个峰值的图像中两个峰值之间的低谷值作为该窗口的判断阈值；利用指定窗口的一阶有限差分计算梯度得到目标区域图像在以图像中心点为原点的平面直角坐标系的x和y方向上偏导数的两个矩阵，确定目标区域边缘的梯度强度和方向；将得到的目标区域边缘像素的梯度强度与沿正负梯度方向上的两个像素的梯度强度进行比较；如果当前的目标区域边缘像素的梯度强度和同方向的其他点的梯度强度相比较是最大，则该像素保留为孔径边缘像素点，否则该像素点被去除；持续进行检测，收集孔径的边缘，直到整个目标区域的所有边缘闭合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，基于所述孔径边缘像素值，然后利用判断阈值与所述孔径边缘像素值进行比较，去除无用像素，识别获取孔径边缘特征，具体包括：对孔径边缘像素进行遍历，首先删除距离孔径边缘像素超过指定距离的像素；然后去除图像中与孔径边缘像素的差距超过指定值的最小连通域内的像素；最后将剩余的像素与所述判断阈值比较大小，当像素值大于或等于所述判断阈值时，则保留该像素点；当像素值小于所述判断阈值时，则删除该像素点，最终得到孔径边缘特征。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中、基于孔径边缘特征利用最小二乘法拟合圆的方法，计算孔径尺寸参数，具体包括：以像素所拟合圆的孔径d为，再将拟合圆的孔径d转换为以毫米为单位表示的孔径尺寸；其中，
式中C,D,E,G,H为中间参数，D＝N∑X
c
Y
c
‑
∑X
c
∑Y
ccc
其中，(X
c
,Y
c
)为孔径边缘像素点构成的集合，c∈(1,2,
…
,N)。6.一种基于畸变补偿和自适应均值模糊的孔径测量装置，其特征在于，包括：目标区域提取模块、孔径边缘检测模块、孔径边缘识别模块、孔径计算模块，其中，所述目标区域提取模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱增帅，张志坚，郝佳，张少渤，王升安，沈群，王国君，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：