[发明专利]一种视觉的平面孔测量方法

说明书

本发明公开了一种视觉的平面孔测量方法，首先采用霍夫圆检测得到粗定位圆心坐标和粗定位直径；再以粗定位圆心为中心获取待检测圆孔周围的图像，再通过双边滤波和Canny边缘检测获取粗定位圆心周围的图像轮廓；然后利用最小二乘法将图像轮廓拟合为椭圆；计算椭圆长轴像素长度作为待检测圆孔的像素直径，通过相机的环境感知摄像头和深度摄像头进行空间映射，获取环境mesh网格，再利用环境mesh网格作为碰撞层，通过光标点与网格地图发生碰撞，得到待检测圆环的圆心与相机坐标系原点的距离；最终得到最终待检测圆孔的孔径W_d。本发明测量周期短，操作简单，有效提高工作效率。

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，具体涉及一种平面孔测量方法。

背景技术

目前在飞机工业的生产制造环节中，圆孔类零件的使用非常广泛，小至垫片，大至带有圆孔的加筋壁板，都需要对其生产质量及装配精度严格把控。现阶段针对圆孔类零件的质量检验过程中，一般采用接触式测量的方式进行圆孔孔径测量，采用的量具有数显卡尺、塞规等；针对圆孔类零件人工装配过程中的尺寸测量，也是采用接触式测量的方式；针对飞机某些精密制造的圆孔类零部件，一般采用接触式三坐标测量机进行尺寸测量，或者是采用非接触的视觉测量进行尺寸测量。

在上述各类孔径测量环节涉及到的测量方法中，精度最高的是三坐标测量，但是由于其设备制造及维护成本较高，且测量过程与工业生产脱节，所以不具有普遍适用性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种视觉的平面孔测量方法，首先采用霍夫圆检测得到粗定位圆心坐标和粗定位直径；再以粗定位圆心为中心获取待检测圆孔周围的图像，再通过双边滤波和Canny边缘检测获取粗定位圆心周围的图像轮廓；然后利用最小二乘法将图像轮廓拟合为椭圆；计算椭圆长轴像素长度作为待检测圆孔的像素直径，通过相机的环境感知摄像头和深度摄像头进行空间映射，获取环境mesh网格，再利用环境mesh网格作为碰撞层，通过光标点与网格地图发生碰撞，得到待检测圆环的圆心与相机坐标系原点的距离；最终得到最终待检测圆孔的孔径W_d。本发明测量周期短，操作简单，有效提高工作效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：采用霍夫圆检测对VR眼镜获取的包含待检测圆孔的图像进行粗定位，得到像素坐标系下的待检测圆孔的粗定位圆心坐标和粗定位直径；

待检测圆孔在斜视时为椭圆，椭圆方程表示为式(1)：

其中，x₀、y₀分别表示两焦点中点的横坐标和纵坐标，θ表示长轴与x轴夹角，a、b分别表示椭圆长轴和短轴；

步骤2：再以粗定位圆心为中心，以式(1)所述椭圆两倍长轴为图像宽度获取待检测圆孔周围的图像，再通过双边滤波和Canny边缘检测获取粗定位圆心周围的图像轮廓；

步骤3：利用最小二乘法将步骤2获取的图像轮廓拟合为椭圆；

步骤4：计算椭圆长轴像素长度作为待检测圆孔的像素直径e_l，椭圆长轴和短轴的交点作为待检测圆孔的圆心像素坐标；

步骤5：使用张正友标定法标定对VR眼镜的相机进行内参标定；

步骤6：通过相机的环境感知摄像头和深度摄像头进行空间映射，获取环境mesh网格，实现对环境模拟、三维重建和特征匹配，实现真实世界的模型化和数字化；

步骤7：运用凝视功能，与VR眼镜进行人机交互，投影一个光标点在待检测圆孔所在平面；

步骤8：利用环境mesh网格作为碰撞层，通过光标点与网格地图发生碰撞，得到待检测圆环的圆心与相机坐标系原点的距离Z₀；