[发明专利]孔位表征投影系统及自适应拟合的孔位对齐方法

权利要求书

1.一种孔位表征投影系统，包括结构光深度感知单元、阈值自适应图像圆形紧固件孔位分割单元、圆形紧固件孔位凹凸量信息计算单元和圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影单元，其特征在于：

所述的结构光深度感知单元包括结构光设备布设模块、投影图案设计模块和系统标定模块，所述结构光设备布设模块用于构建孔位对齐深度信息感知的结构光系统，结构光系统由一个投影仪和一个相机构成；所述投影图案设计模块用于生成结构光系统投影图案，采用双频外差相位移动深度感知方法，高频和低频相位用于求解相位序数，计算深度信息计算所需的绝对相位信息；所述系统标定模块用于获取系统深度感知所需的内部参数和外部参数；

所述的阈值自适应图像圆形紧固件孔位分割单元包括基于边界特征的圆形紧固件孔位区域分割模块、椭圆拟合阈值自适应计算模块和圆形紧固件孔位分割优化模块；所述圆形紧固件孔位区域分割模块用于在相机图像坐标系中分割圆形紧固件孔位区域，生成以边界特征和图像灰度为基准的圆形紧固件孔位子区域；所述椭圆拟合阈值自适应计算模块，用于计算圆形紧固件孔位在相机图像坐标系中椭圆边界的灰度阈值数据；所述圆形紧固件孔位分割优化模块用于分割圆形紧固件孔位子区域的椭圆数据；

所述圆形紧固件孔位凹凸量信息计算单元；包括孔位内平面拟合模块、孔位外邻域切平面拟合模块和圆形紧固件孔位凹凸量计算模块，所述孔位内平面拟合模块提取铆钉的除铆钉边界外的轮廓内的所有图像，提取螺钉的外轮廓与内轮廓之间的除边界外的同心圆平面；所述孔位外邻域切平面拟合模块获取圆形紧固件孔位邻域范围内二次曲面切平面数据；所述圆形紧固件孔位凹凸量计算模块用于计算孔位相对于孔位边缘切平面的距离信息，基于拟合的孔位内平面和孔位边缘切平面计算孔位内最大凹凸量；

所述圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影单元包括凹凸量信息图像融合模块、凹凸量信息图像仿射变换模块和相机辅助孔位信息投影校验模块；所述凹凸量信息图像融合模块用于融合凹凸量信息投影所需的基图像，以测量的圆形紧固件孔位凹凸量为基础，依据设定阈值分类为平整孔位、凸孔位和凹孔位，以阶梯颜色表征孔位凹凸特征；所述凹凸量信息图像仿射变换模块用于计算与被测孔位对齐的凹凸量信息融合图像，依据标定的投影仪内部参数和外部参数确定被测目标的与待投影图像的仿射变换关系；所述相机辅助孔位信息投影校验模块用于测试圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影的准确性，在圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影完成后，采集被测目标区域的图像信息，计算圆形紧固件孔位外邻域灰度变化特征，计算圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种孔位表征投影系统，其特征在于：所述结构光系统由一个投影仪和一个相机构成，投影仪与相机水平放置，竖直方向设备保持高度相等。

3.根据权利要求1所述的一种孔位表征投影系统，其特征在于：所述圆形紧固件孔位区域分割模块生成以边界特征和图像灰度为基准的圆形紧固件孔位子区域时，以灰度级差为基础，初步分割图像子区域，以Canny算子边缘检测为基础，拟合边界的椭圆曲率；区域分割边界在拟合椭圆边界向外延拓，构建分割区域内椭圆完整的图像子区域。

4.根据权利要求1所述的一种孔位表征投影系统，其特征在于：所述孔位外邻域切平面拟合模块获取圆形紧固件孔位邻域范围内二次曲面切平面数据时，要求圆形紧固件孔位拟合的椭圆边缘与切平面重合。