[发明专利]一种基于亚像素的直径测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种利用数字图像处理技术测量棒状物体直径的方法，特别是一种基于Zernike正交矩亚像素边缘定位的直径测量方法。

【背景技术】

图像测量技术是将图像处理技术应用于测量领域的一种非接触性测量方法.是基于光学测量原理形成的新型测量技术，它将被测对象的图像作为信息的载体，从中提取有用的信息来达到测量目的，在各领域具有广泛的应用前景。图像测量技术涉及信息科学、计算机科学、数学物理学、数学、物理，以及生物等科目，因此随着计算机技术以及相关的边缘科学的发展，数字图像测量技术也变得日趋成熟，其基本原理就是通过处理被测物体的边缘而获得物体的几何参数。

在工业生产的某些领域，直径参数是一个非常重要的指标，利用数字图像处理技术进行几何尺寸的非接触性测量，可以对产品的尺寸提供实时，快速，有效，经济的测量，已经成为目前工业检测的主流技术。

图像测量的关键是边缘检测，实质上就是通过一些算法来提取图像中灰度不连续的边缘像素。目前，常用的边缘检测算子有基于梯度的边缘检测(包括Robert边缘算子、Sobel边缘算子、Prewitt边缘算子，Laplacan边缘算子)，Canny边缘检测算子、Hough变换边缘检测、小波变换边缘检测等。如文献中的《利用Hough变换的细丝直径测量系统》、《基于小波边缘的卷烟直径测量方法》、《一种高精度玻璃丝经测量算法》、《数字测量技术在圆形材料直径测量中的应用》、《玻璃小球直径的图像测量方法》等。

在上述算子中，Robert边缘算子直接计算图像差分检测边缘，其算法简单，但是，不能有效抑制噪声；Prewitt边缘算子通过取像素平均值，从而对图像进行差分和滤波，适用于处理灰度渐变和噪声较多的图像，但是，在滤波时，有可能滤掉有用的边缘信息；Laplacan边缘算子检测屋顶型边缘效果较好，但是对噪声比较敏感，而且检测精度较低；Canny边缘检测算子是基于高斯函数提出的，其提取的边缘最完整，而且边缘的连续性较好。

上述边缘检测算子都是在像素级上检测图像边缘，然而，在许多实际应用中，为了进一步提高精度，要求检测出的图像边缘达到亚像素级，如此，上述边缘检测算子就不能满足要求。

鉴于以上缺陷，实有必要提供一种基于亚像素的直径测量方法，以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于亚像素的直径测量方法，其检测出的图像边缘达到亚像素级，精度相对较高。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种基于亚像素的直径测量方法，包括以下步骤：

步骤一)：利用两台摄像机构建图像测量系统，并按照以下公式(一)计算系统的像素当量ε：

ε＝S/M                (公式一)

其中，S为标定物体的实际直径参数，M为图像上计算得到的物体像元直径值；

步骤二)：用上述两台摄像机分别从不同角度对棒状被测物体进行拍照以获取两幅图像；

步骤三)：对上述获取的图像进行预处理；

步骤四)：对上述预处理后的图像利用仿射变换；

步骤五)：对上述仿射变换后的图像粗定位出圆形特征边缘；

步骤六)：对上述圆形特征边缘进行精确定位，即按照以下公式(二)计算亚像素级坐标：