本发明专利技术揭示了一种基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法及装置，其特征原理是先通过相机设备捕获待测物图像，而后通过计算机对待测物进行三维重建，将捕获到的图像重建为点云图，同时对捕获到的图像利用AI算法提取得到待检测区域的二维轮廓，再将二维轮廓映射到点云图中，最后用测量算法测出匹配后待计算区域的轮廓尺寸。应用本测量方案，通过集成了二维测量和三维测量两个任务，以供不同用户需求选择测量任务，同时应用AI算法落地到实际的测量场景中，显著提速并能获得高精度的特征尺寸。寸。寸。
【技术实现步骤摘要】
一种基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种计算机三维测量技术，尤其涉及一种基于AI技术测量对象长宽高及孔径、孔深的方法和装置。
技术介绍
[0002]以3C产品为例，这类产品具有封闭式的结构、轮廓多且复杂等特点，这类产品在装配过程中严格受尺寸的约束，因此针对3C产品的测量是十分重要的。在早期的工业中，通常采用人工测量法，不仅效率低下，而且用人成本高，不能满足现代工业的发展需求。
[0003]随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高等优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。
[0004]三维测量技术可分为接触式和非接触式测量两大类。在接触式测量中，典型的代表是坐标测量机。它能够测量各种零件的三维轮廓尺寸，测量精度相对较高。但是测量时操作人员凭手的感觉来保证测头和工件的接触压力，这往往因人而异，并且读数时也很难定量描述。并且早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，这类测头为非反馈式测头，需对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。接触式测量的最大的弊端在于无法测量不可触及的表面，如软表面、精密的光滑表面等，且测量效率低下，不适合大范围测量。
[0005]在非接触式测量中，典型的代表有3D轮廓扫描仪、3D激光扫描仪等。3D轮廓扫描仪通过扫描待测产品的局部轮廓，根据对此轮廓进行测量相应的尺寸。虽然应用广泛，但是要想测量不同的轮廓需要不断地转动3D轮廓仪，且3D轮廓仪在转动过程中存在抖动，为成像引入了噪声。3D激光扫描仪通过光学发射孔发射出激光、LED光、蓝色光栅等结构光，工业CCD接收反射回来的光信号，测量时间差，根据不同光的传播速度，计算出距离，但是对于一些工件的内部腔体、异形流道、深孔，3D扫描仪是无法采集到的。从有益的技术效果来看，该非接触测量方式具有无损伤、高精度、高速度以及易于在计算机控制下实行自动化测量等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的旨在提出一种基于AI技术测量对象长宽高及孔径、孔深的方法和装置，解决3C产品外形及表面特征的测量问题。
[0007]本专利技术实现上述一个目的的技术解决方案是，测量方法先通过相机设备捕获待测物图像，而后通过计算机对待测物进行三维重建，将捕获到的图像重建为点云图，同时对捕获到的图像利用AI算法提取得到待检测区域的二维轮廓，再将二维轮廓映射到点云图中，最后用测量算法测出匹配后待计算区域的轮廓尺寸。
[0008]上述测量方法，进一步地包括步骤：S1、获取数据，将待测物置于符合拍摄背光的托盘上，使用光源照亮待测物，利用位于托盘正上方的相机及其镜头对待测物拍照，捕获待
测物图像，利用投影仪对待测物投影，并由相机拍摄得到待测物表面的编码图像；S2、三维重建，对相机和投影仪分别进行系统标定，以获取相机的内外参数和畸变系数，三维重建单元接收得自于相机的编码图像并进行解码，而后基于系统标定的参数重建点云图和深度图；S3、获取待测物的CAD图，根据所需测量尺寸的位置在CAD图裁剪若干感兴趣区域；S4、在待测物图像上利用AI算法找到测量区域并提取轮廓，然后将三维重建的点云图转换视角，使之与S3中裁剪所得各个感兴趣区域的视角保持一致，再将提取轮廓的测量区域映射到点云图上，并由此计算对应测量区域下长、宽、高、孔径、孔深中的一个或多个参数。
[0009]上述测量方法，更进一步地，S4中对所述待测物图像提取轮廓的方法为采用Canny算子提取结合连通区域拟合，得到连续且完整的待测物轮廓。
[0010]上述测量方法，更进一步地，其特征在于：S3中所述感兴趣区域得自于模板匹配，以CAD图所得轮廓为待检测图，以任意视角下待测物图像所得轮廓为模板图像，在待检测图上扫描并计算模板图像与重叠部分的图像的匹配度，并将匹配区域映射回待测物图像中，设为感兴趣区域。
[0011]上述测量方法，再进一步地，S3中由CAD图所得感兴趣区域通过Canny算子提取外轮廓及工件内部轮廓。
[0012]本专利技术实现上述另一个目的的技术解决方案是，测量装置包括：获取数据单元，用于将待测物置于符合拍摄背光的托盘上，使用光源照亮待测物，利用位于托盘正上方的相机及其镜头对待测物拍照，捕获待测物图像，利用投影仪对待测物投影，并由相机拍摄得到待测物表面的编码图像；三维重建单元，用于对相机和投影仪分别进行系统标定，以获取相机的内外参数和畸变系数，再对接收得自于相机的编码图像并进行解码，而后基于系统标定的参数重建点云图和深度图；CAD处理单元，用于基于计算机获取待测物的CAD图，并根据所需测量尺寸的位置在CAD图裁剪若干感兴趣区域；计算单元，用于基于计算机在待测物图像上利用AI算法找到测量区域并提取轮廓，然后将三维重建的点云图转换视角，使之与S3中裁剪所得各个感兴趣区域的视角保持一致，再将提取轮廓的测量区域映射到点云图上，并由此计算对应测量区域下长、宽、高、孔径、孔深中的一个或多个参数。
[0013]上述测量装置，进一步地，所述CAD处理单元设有模板匹配器并载入有任意视角下待测物图像所得轮廓的模板图像，用于以CAD图所得轮廓为待检测图，在待检测图上扫描并计算模板图像与重叠部分的图像的匹配度，并将匹配区域映射回待测物图像中，设为感兴趣区域。
[0014]上述测量装置，进一步地，所述计算单元中内置有基于Canny算子的边缘检测算法和连通区域拟合算法，用于对所述待测物图像提取并得到连续且完整的待测物轮廓；或用于对CAD图所得感兴趣区域提取外轮廓及工件内部轮廓。
[0015]应用本专利技术的测量方法及装置，具备突出的实质性特点和显著进步性，表现为：1）、具有较高的普适性，通过集成了二维测量和三维测量两个任务，以供不同用户
需求选择测量任务，2）提高了测量过程的速度和精度，应用AI算法落地到实际的测量场景中，显著提速并能获得高精度的特征尺寸。
附图说明
[0016]图1是本专利技术测量装置的实物架构示意图。
[0017]图2是本专利技术测量方法的总体技术路线图。
[0018]图3是本专利技术测量方法中找到待计算区域轮廓的算法流程图。
实施方式
[0019]以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本专利技术的保护范围做出更为清晰的界定。
[0020]本专利技术采用非接触式的测量方法，旨在针对3C产品的内外轮廓的长宽高，孔径、孔深进行测量，将AI技术与三维测量相结合，提高测量精度和效率。
[0021]首先本专利技术硬件装置如图1所示，由相机设备、托盘、算法模组三部分组成。其中相机设备负责捕获托盘上的待测物。托盘的位置是固定的且托盘上表面设为全黑色、漫反射，待测物只有放在托盘范围内才会被相机设备捕获到。这便构成了本专利技术功能含义上的获取数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法，其特征在于：先通过相机设备捕获待测物图像，而后通过计算机对待测物进行三维重建，将捕获到的图像重建为点云图，同时对捕获到的图像利用AI算法提取得到待检测区域的二维轮廓，再将二维轮廓映射到点云图中，最后用测量算法测出匹配后待计算区域的轮廓尺寸。2.根据权利要求1所述基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法，其特征在于包括步骤：S1、获取数据，将待测物置于符合拍摄背光的托盘上，使用光源照亮待测物，利用位于托盘正上方的相机及其镜头对待测物拍照，捕获待测物图像，利用投影仪对待测物投影，并由相机拍摄得到待测物表面的编码图像；S2、三维重建，对相机和投影仪分别进行系统标定，以获取相机的内外参数和畸变系数，三维重建单元接收得自于相机的编码图像并进行解码，而后基于系统标定的参数重建点云图和深度图；S3、获取待测物的CAD图，根据所需测量尺寸的位置在CAD图裁剪若干感兴趣区域；S4、在待测物图像上利用AI算法找到测量区域并提取轮廓，然后将三维重建的点云图转换视角，使之与S3中裁剪所得各个感兴趣区域的视角保持一致，再将提取轮廓的测量区域映射到点云图上，并由此计算对应测量区域下长、宽、高、孔径、孔深中的一个或多个参数。3.根据权利要求2所述基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法，其特征在于：S4中对所述待测物图像提取轮廓的方法为采用Canny算子提取结合连通区域拟合，得到连续且完整的待测物轮廓。4.根据权利要求2所述基于AI技术测量对象长宽高及孔径孔深的方法，其特征在于：S3中所述感兴趣区域得自于模板匹配，以CAD图所得轮廓为待检测图，以任意视角下待测物图像所得轮廓为模板图像，在待检测图上扫描并计算模板图像与重叠部分的图像的匹配度，并将匹配区域映射回待测物图像中，设为感兴趣区域...
【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，靳雨桐，陈扬，
申请(专利权)人：中科苏州智能计算技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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