[发明专利]一种管板孔径和节距测量方法

权利要求书

1.一种管板孔径和节距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)图像采集与干扰特征剔除

利于两个或多个摄像机采集管板图像，进行目标孔的识别与分离，为后续边缘的准确提取做准备；采用无效孔及噪声剔除的方法，使图像中的目标孔对象得以准确识别与分离，提高了后续边缘检测算法的执行效率和准确性，具体步骤为：

目标孔对象识别与分离方法分为三步：首先对目标孔对象像素数进行统计，去除超出最小和最大像素数阈值的对象；其次，去除不完整的对象，求出目标孔对象像素数与其边缘拟合得到的完整像素数之比，根据设定阈值，占比大于此阈值时视为有效对象，否则视为无效对象，予以剔除；最后，基于二值化的边缘进行椭圆拟合，根据拟合残差的标准差，小于设置阈值时视为有效对象，否则视为无效对象；

2)阈值分割

基于大津法和灰度统计值方法相结合的局部二值化方法实现目标孔对象的准确二值化；采用基于大津法和灰度统计值方法结合的局部二值化方法实现目标孔对象的准确二值化，具体过程为：

将摄像机采集的数字图像根据对象大小和亮度均匀程度均分为多个部分，每部分先采用大津法进行二值化，再重新拼接成完整的二值化图像；经目标孔对象识别与分离后，对单个目标孔对象的二值化的边缘进行椭圆拟合，当椭圆度小于设定阈值或拟合残差大于设定阈值时，利用灰度直方图统计法进行二值化，选择合适灰度阈值使目标孔对象区域尽可能地饱满，并重新计算椭圆度和拟合残差，有改善则替代原二值化结果，否则保留原二值化结果；

3)目标孔边缘准确提取

基于椭圆环带迭代收缩逼近的亚像素边缘提取方法，准确提取二值化处理后的数字图像目标孔的倒角内边缘，并利用孔边缘拟合各目标孔的椭圆中心；采用基于椭圆环带迭代收缩逼近的亚像素边缘提取方法，准确定位到目标孔倒角的内边缘，具体步骤为：

采用基于椭圆环带迭代收缩逼近的亚像素边缘提取方法对每个目标孔的亚像素边缘提取结果逼近其倒角内边缘并剔除噪点，首先分别对根据分离的单个目标孔二值化图进行形态学的膨胀、腐蚀处理获得两张图像，膨胀像素小于腐蚀像素数，再将膨胀图像减去腐蚀图像获得一个椭圆环带图像；进而，将该椭圆环带与目标孔的亚像素边缘提取结果相与，获得目标孔的边缘；再对此目标孔边缘进行椭圆拟合并由拟合参数生成新的二值化椭圆图；对新的二值化椭圆图重新进行膨胀、腐蚀处理，重复上述过程，从而逐步减小椭圆拟合边缘，最终将目标孔边缘定位为目标孔倒角的内边缘；

4)目标孔匹配与局部平面确定

基于平面射影变换和极线约束，将各摄像机所提取出的目标孔中心进行一一对应匹配，并去除未匹配的目标孔；基于立体视觉原理以及已标定的系统参数，计算目标孔中心各点的三维坐标值；利用目标孔及其邻近的目标孔中心的三维坐标值，拟合目标孔所在的局部平面；

5)目标孔倒角的内边缘三维坐标值计算

通过目标孔图像坐标及其所在局部平面方程，计算出目标孔倒角的内边缘三维坐标值，利于两个或多个摄像机获得多组目标孔倒角的内边缘的三维坐标值；

6)孔径和节距的确定

将目标孔倒角的内边缘的三维坐标值进行拟合，得到孔径和节距，通过从多组测量数据中优化选择，确定最终测量数据。

2.根据权利要求1所述的一种管板孔径和节距测量方法，其特征在于，步骤6)中，采用冗余测量结果精细化择优选取方法，具体步骤为：

计算两个或多个摄像机所得到的目标孔孔径数据的平均值，计算测量残差，建立目标孔的椭圆度、离心率、椭圆拟合残差、测量残差的综合评价方法，将超过设定阈值的测量数据剔除，剩余测量数据求取均值，作为孔径的最终测量数据，若测量数据较好，则保存当前拟合的局部平面，若均未能获得较好的测量数据，则使用之前保留的较好的局部平面重新进行数据处理环节，最终获得较好的测量数据。