[发明专利]一种基于改进形态学的亚像素边缘检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及吹塑产品外观在线检测技术领域，特别是涉及一种基于改进形态学的亚像素边缘检测方法。

背景技术

吹塑产品普遍采用大批量自动化生产流水线制造。

目前吹塑行业中，产品几何尺寸检测大多采用人工检测的方式，存在抽检周期长、效率低、精度低、尺寸数据无法存档等问题，这对吹塑产品的质量检测也相应提出了高效、自动化检测的要求。

但是，目前工业机器视觉还不能通过边缘检测方法实现对产品的亚像素级别的外观检测。而一般的亚像素轮廓提取技术思路是：首先对目标区域利用经典的像素级边缘检测算子进行边缘粗定位，然后采用拟合法、差值法精确定位亚像素边缘。这种一般的亚边缘检测受噪声干扰严重，易将不需要的轮廓检测出来，同时需要对图像中的每个像素点进行卷积运算，因此一般的亚像素边缘检测方法存在精度低、速度慢的问题，不适用于实时视觉测量系统中。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于改进形态学的亚像素边缘检测方法，以实现吹塑产品外观在线检测中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于改进形态学的亚像素边缘检测方法，包括：

步骤A、获取产品的数字化图像；

步骤B、运用形态学算子检测所述数字化图像的轮廓，获得像素轮廓粗提取区域，其表达式为

其中，Grad表示像素轮廓粗提取区域，f代表数字化图像，S₁表示开运算结构元素，S₂表示膨胀和腐蚀结构元素；

步骤C、采用Canny算子从所述像素轮廓粗提取区域中检测出产品的轮廓，进行粗提取，获得图像的整体像素级边缘；

步骤D、通过理想边缘点与扩散函数卷积得到的高斯型边缘函数，将所述整体像素级边缘拟合为产品的亚像素级边缘。

优选地，所述步骤B包括：

子步骤b1、通过开运算消除所述数字化图像轮廓的毛刺，获得平滑图像，其表达式为

子步骤b2、运用膨胀算子对所述平滑图像进行膨胀运算，获得膨胀图像，其表达式为

式中，表示膨胀和腐蚀结构元素S₂相对于自身原点的映像，Z表示像素点；

子步骤b3、运用腐蚀算子对所述平滑图像进行腐蚀运算，获得腐蚀图像，其表达式为

子步骤b4、将所述膨胀图像与腐蚀图像相减，获得像素轮廓粗提取区域。

优选地，所述步骤C包括：

子步骤c1、对二维高斯函数求一阶导数，以高斯函数离散化的结果G(x,y,σ)作为高斯平滑滤波器，并与所述像素轮廓粗提取区域进行卷积，获得已平滑数据阵列S(i,j)＝f(i,j)*G(i,j,σ)，其中x、y分别表示图像的横坐标和纵坐标，f(i,j)表示轮廓粗提取区域，σ是关联概率分布的标准差，表示高斯函数中的滤波尺寸。

子步骤c2、求已平滑数据阵列S(i,j)分别对直角坐标系下的x与y的偏导数，进而将极坐标下所述像素轮廓粗提取区域的灰度梯度幅值阵列和方位角分别表示为：