[发明专利]微小物体表面积周长并行精密测量系统

说明书

1.技术领域

机器视觉中的图像测量技术是近20年来在测量领域形成的新型测量技术，它把图像作为检测和传递信息的手段或载体加以利用，完成对几何量尺寸测量、生物制品检测、航空遥感测量等多种测量任务。这种技术能够适应许多新的生产制造工艺的测量要求，例如对易变形零件尺寸、微小尺寸、曲面轮廓及零件孔距的测量。本专利针对几何量测量领域中的面积/周长测量问题，开发出一种微小物体的面积/周长并行高效的测量系统。

2.背景技术

在图像测量领域中，图像目标的像素面积(指图像目标所包含的像素个数)测量是一大难题，它可以分成2类：即具有规则几何形状的目标和任意不规则形状的目标像素面积计算问题。对于前者，一般采用从目标重心到轮廓点的积分法或者通过角点/顶点的检测并且应用面积公式计算。对于后者，采用对曲线包围的内部像素计数来求解，一般采用下面的公式：

A=Σj=yminymax(xjmax-xjmin)---(1)]]>

在上式中，x_jmax为目标边界上对应于y坐标值为j的x坐标最大值；x_jmin为目标边界上对应于y坐标值为j的x坐标最小值。关于图像目标的像素周长测量问题，经典方法分为两大类，第一类方法是应用曲线轮廓重建算法进行最小误差的边界重建，然后分别计算每个曲线段的长度并且求和。第二类方法是应用链码方法进行长度计算，然后利用角点信息加以边缘的平滑修正。总结上述图像目标的面积/周长测量方法，可以发现它们只能测量单个物体目标，如果图像中存在多个目标，那么需要进行多次重复测量导致了较低的测量效率。

3.发明内容

本专利将短程线主动轮廓线应用于不规则形状的图像多目标面积/周长测量问题中，开发出一种快速精确测量方法，并且将这种方法应用于二维图像测量机，实现了多个微小物体表面积/周长的快速准确测量。这样，扩展二维图像测量机的测量功能，解决了其无法快速精确测量微小物体表面积/周长的限制。此外，使用了一种新颖的形心自标定技术，它不需要任何标准试件就能够准确完成像素尺寸当量的标定。

4.附图说明

图1二维图像测量机总体结构图，1.光学标尺.2.纵向读数CCD.3.横向读数CCD.4.瞄准CCD.5.被测物6.工作台.7.导轨.8.测量角锥棱镜9.分光镜与参考镜.10.双频激光器。

图2图像式自动调焦瞄准系统结构简图1.光源.2.孔径光阑.3.工作台.4.调焦.装置5.瞄准CCD 6.被测物。

图3飞机多目标收敛  a初始化主动轮廓线  b收敛200次结果  c收敛850次结果

图4亚像素面积计算

5.具体实施方式

5.1二维图像测量机

二维图像测量机主要由图像式位移测量系统，图像式自动调焦瞄准系统及相应的机械结构组成，基本结构如图1所示。它的基本工作原理为：使用两个CCD摄像机分别拾取纵横向光学标尺的位置信息，并利用图像卡和计算机相连，通过图像处理技术确定两个方向的坐标值。瞄准系统采用一个CCD摄像机接收经光学系统成像的被测件轮廓，也是通过图像卡和计算机相连。这样，一方面可以通过图像处理技术提取工件的离焦信息，利用步进电机和一定的传动机构驱动光学系统及摄像机上下移动，实现了瞄准系统的自动调焦；另一方面，有关工件轮廓的位置信息也送入了计算机，再通过一定的算法就可以确定被瞄准轮廓的位置，综合位移测量结果及瞄准结果可以得到被测尺寸或坐标。