[发明专利]一种弯管的三维中轴线检测方法及系统

说明书

本发明提供一种弯管的三维中轴线检测方法及系统，检测方法包括：S1.获得原始弯管图像；S2.获得弯管的初始二维中轴线；S3.在初始二维中轴线上取多个采样点，在每个采样点上作垂直线段，得到每段垂直线段的灰度值梯度集合；S4.选取灰度值梯度集合中的最小值和最大值，将其绝对值的最小者所对应的亚像素坐标和灰度值作为弯管的第一边缘的亚像素坐标和灰度值；S5.在第二边缘查找灰度值所对应的亚像素坐标作为第二边缘的亚像素坐标；S6.求取每段垂直线段的中点坐标；S7.根据中点坐标，获取弯管的最终二维中轴线；S8.根据最终二维中轴线及三维重建原理，提取三维中轴线。该方法对存在边缘反光的弯管可以进行高精度的检测。

技术领域

本发明涉及机械加工领域中弯管三维检测的问题，尤其涉及一种弯管的三维中轴线检测方法及系统。

背景技术

现有工业弯管件中轴线检测的主要手段包括：传统方案中主要采用弯管测量机检测，随着计算机视觉领域的发展，现有检测手段多采用基于多相机三维重建提取中轴线，弯管三维中轴线提取精度主要基于弯管二维中轴线提取精度，对弯管二维中轴线提取方法主要包含基于形态学处理的骨架提取法、基于三维视觉的固定灰度值或Canny边缘检测法等。现有的检测手段中，弯管测量机检测方法测量效率低、人工成本高、精度低、对于复杂弯管形状不易检测；弯管二维中轴线提取过程中，基于形态学处理的骨架提取法提取中轴线精度较低，不能满足工业检测精度需求；基于固定灰度值或Canny边缘算法对存在弯管反光的情况下、边界灰度值分界不明显等情况容易出现边界识别精度差、识别错误等情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种弯管的三维中轴线检测方法及系统，其为非接触式检测方法，且通用性强、检测精度高、对检测环境要求不高。

本发明提出一种弯管的三维中轴线检测方法，包括如下步骤：S1.从不同方位对弯管进行同步拍摄，以获得所述弯管在同一位姿的原始弯管图像；S2.对所述原始弯管图像进行计算，获得所述弯管的初始二维中轴线；S3.在所述弯管的初始二维中轴线上取多个采样点，并在每个采样点上作垂直于所述初始二维中轴线且横跨所述弯管的垂直线段，得到垂直线段集合，同时计算得到每段垂直线段的灰度值梯度集合；S4.针对所述每段垂直线段的灰度值梯度集合选取灰度值梯度集合中的最小值和最大值，将所述最小值的绝对值和所述最大值的绝对值之间的最小者作为返回值，并将所述返回值对应的亚像素坐标和灰度值作为所述弯管的第一边缘的亚像素坐标和灰度值，得到第一边缘的亚像素坐标集合和第一边缘的灰度值集合；S5.根据所述第一边缘的灰度值集合，在所述弯管的第二边缘查找所述灰度值集合下每一个灰度值所对应的亚像素坐标作为所述第二边缘的亚像素坐标，得到第二边缘的亚像素坐标集合；S6.根据所述第一边缘的亚像素坐标集合和所述第二边缘的亚像素坐标集合，利用中值法求取每段垂直线段的中点坐标；S7.根据所述每段垂直线段的中点坐标，获取所述弯管的最终二维中轴线；S8.根据所述弯管的最终二维中轴线及三维重建原理，提取所述弯管的三维中轴线。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上所述的方法。

本发明还提供一种弯管的三维中轴线检测系统，该检测系统用于实施如上所述的方法。

本发明的有益效果：本申请方法中涉及的基于灰度值梯度返回灰度值的亚像素边缘提取技术，在实际工程中对于存在边缘反光弯管可以很大程度上提高亚像素边缘、中轴线检测精度，满足工业中对更多弯管的测量精度要求。另外，本发明是基于视觉测量的方法，因此具有非接触、操作简便、灵活程度高、适用性范围广、检测效率高的优点。

附图说明

图1为本发明实施例中弯管的三维中轴线检测方法流程图。

图2为本发明实施例中某一个采样点对应的垂直线段图。

图3为本发明实施例中某一个采样点对应的垂直线段上每个亚像素点的灰度值曲线图。

图4为本发明实施例中弯管的最终二维中线检测效果图。