[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

说明书

本发明提供了一种孔位表征投影系统，并基于该系统提出一种自适应拟合的孔位对齐方法，基于边界特征和图像灰度实现生成圆形紧固件孔位完整的图像子区域，子区域内基于阈值自适应计算椭圆边界特征，获取圆形紧固件孔位边缘数据，并计算孔位内最大凹凸量，生成凹凸量信息融合图像，以阶梯颜色表征孔位凹凸特征，采用相机辅助孔位信息投影校验，测试圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影的准确性，能够较好的实现圆形紧固件孔位对齐及深度信息投影表征。

技术领域

本发明涉及孔位对齐领域，特别涉及一种孔位表征投影系统及自适应拟合的孔位对齐方法。

背景技术

三维测量技术是计算机视觉领域的研究热点，在工业制造，医疗诊断，虚拟现实及增强现实中应用广泛。基于结构光的三维测量技术以其测量精度高、鲁棒性强和测量速度快等优势被广泛研究。结构光三维测量装置由投影装置和采集装置组成，其中编码图像经过投影装置投射到被测目标表面，采集装置采集经被测目标扭曲的编码图像，解算被测目标的三维数据。投影图案为不受被测目标表面信息干扰，因此感知精度和速度具有较大优势。

以铆钉为代表的圆形紧固件是工业制造的常见紧固件，其紧固件相对于其邻域紧固表面的凹凸量特征直接决定其表面气动特性，平整的紧固件钉头可以有效减少工件运动中的涡振和颤振，因此圆形紧固件凹凸信息的精确测量在工业制造中具有重要意义。

圆形紧固件孔位凹凸量测量的难点在于工业场景下的孔位提取与对齐，在相机坐标系下圆形紧固件通常为偏心椭圆，圆形紧固件表面与邻域表面的灰度级差较小，全局灰度阈值无法提取准确的圆形紧固件孔位边缘特征，导致圆形紧固件孔位内平面拟合误差较大。此外，圆形紧固件孔位凹凸量策略结果表征是测量与交互的基本途径，其效率与准确性在测量设备质量的重要考虑指标。因此，目前亟需一种系统或方法，能够实现圆形紧固件孔位对齐及深度信息投影表征。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种孔位表征投影系统，并基于该系统提出一种自适应拟合的孔位对齐方法，基于边界特征和图像灰度实现生成圆形紧固件孔位完整的图像子区域，子区域内基于阈值自适应计算椭圆边界特征，获取圆形紧固件孔位边缘数据，并计算孔位内最大凹凸量，生成凹凸量信息融合图像，以阶梯颜色表征孔位凹凸特征，采用相机辅助孔位信息投影校验，测试圆形紧固件孔位凹凸量信息逆投影的准确性，能够较好的实现圆形紧固件孔位对齐及深度信息投影表征。

本发明采用的技术方案如下：

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。

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；