[发明专利]基于多图分时曝光的高精度2D尺寸测量方法

说明书

本发明涉及一种基于多图分时曝光的高精度2D尺寸测量方法，包括以下步骤，1)统计不同光源的曝光环境下，所有待测量边缘的清晰度；2)根据边缘清晰度，选取最佳组合的曝光环境；3)利用相机的采用分时曝光方式获取待测物在最佳组合的曝光环境下的多张图像，提取边缘特征，获得直线边缘的图像坐标；4)根据边缘的图像坐标和分辨率计算被测物的尺寸。本发明利用线阵相机的分时曝光，一次拍摄获取待测量物体在不同曝光条件下的多张图像，综合利用这些图像提取出物体表面的所有的需测量边缘特征，进而能够准确地测量出物体的2D尺寸，提高了测量的准确度，并降低了硬件的成本。

技术领域

本发明涉及图像采集及处理技术领域，尤其是一种基于多图分时曝光的高精度2D尺寸测量方法。

背景技术

机器视觉行业发展迅猛，对金属等材质的零件的尺寸测量的需求与日俱增。在零件的加工过程中，其尺寸往往存在误差，需对零件的尺寸进行测量，以往更多的是进行人工测量，效率低下且成本较高，因此对于此类型的自动测量设备需求迫切。

随着技术的发展，现有技术出现了利用单个线阵相机，在单一视场的图像上提取所有的测量边缘，然后根据这些边缘的位置坐标，计算出零件的尺寸。但是，由于零件的结构多样，且金属表面容易反光，在单一视场的图像下，零件不同位置不同方向的边缘往往无法清晰地被拍摄出来，导致无法提取零件上所有的待测量的边缘，从而导致算法测量失败。而如果利用多个相机，在不同的视角下拍摄多个图像，由于相机之间的位置和镜头畸变不同，需要先标定出各个相机之间的位置才能计算出尺寸，算法调试复杂，硬件成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于多图分时曝光的高精度2D尺寸测量方法，仅通过单个相机进行一次拍摄就提取出所有的需测量的边缘特征，提高了尺寸测量的速度，降低了硬件的成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于多图分时曝光的高精度2D尺寸测量方法，包括以下步骤，

1)将待测物置于由单个线阵相机以及多个光源组成的成像环境中，统计每个光源的曝光条件下待测物上所有的待测量边缘的清晰度；

2)根据每个待测量边缘的清晰度的最大值，选取待测量边缘获取清晰度最大值时的最佳组合的曝光条件；

3)利用线阵相机进行一次拍摄，采用分时曝光方式获取待测物在最佳组合的曝光条件下的多张图像，并在清晰度最大的图像中提取待测量边缘的边缘特征，获得待测量边缘的图像坐标；

4)根据待测量边缘的图像坐标和分辨率计算待测物的尺寸。

进一步的说，本发明所述的步骤1)中，待测量边缘的清晰度为D，D值等于边缘区域的灰度平均值与背景区域的灰度平均值之间的绝对差值；所述的D值越大，则边缘的成像效果越好。

再进一步的说，本发明所述的步骤2)中，最佳组合的曝光条件的确定方式为，

A、在步骤1)统计的数据中，选取K组数据，K大于等于2且小于等于线阵相机支持的最大分时曝光数；

B、统计每个待测量边缘在这K组数据中清晰度的最大值Dmax1，Dmax2，...Dmaxn；

C、以所有待测量边缘的Dmax1，Dmax2，...Dmaxn中最小的值Dmin来衡量这K组数据的曝光效果，Dmin的值越大，则此K组数据的综合曝光效果越好，故当Dmin最大时为最佳组合的曝光条件。

再进一步的说，本发明所述的步骤3)中，利用边缘提取算法计算出边缘点的图像坐标，并根据最小二乘法拟合出线段和圆，获取线段和圆的图像坐标。

再进一步的说，本发明所述的步骤4)中，根据待测量边缘的图像坐标和分辨率通过公式

wx＝ix*h

wy＝iy*v