CN101726247B - 光照调节方法及其计算机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光照调节方法，运行于计算机中，该计算机与一台影像测量机台相连。该方法包括：从影像测量机台获取量测工件所得到的表面影像；在该表面影像中截取待调节光照的区域；选取待调节光的类型及选择调节光照的方式；及根据所选取的待调节光的类型及调节光照的方式对上述区域进行光照调节。本发明还提供一种光照调节计算机系统。利用本发明可避免人为调节光照所产生的误差。
Description
技术领域
本发明涉及一种影像测量方法及其计算机系统，尤其涉及一种获取工件表面影像的光照调节方法及其计算机系统。
背景技术
影像测量是目前精密量测领域中最广泛使用的测量方法，该方法不仅精度高，而且测量速度快，对保证产品质量起着重要的作用。
众所周知，由于影像测量机台测量工件时的光源及光照角度不同，影像测量中的影像可被分为轮廓影像和表面影像。在此，仅对工件的表面影像特加说明。具体而言，在利用影像测量工件的表面特征，如使用边缘工具测量工件表面的边缘、使用对焦工具测量物体表面的高度时，其重复性与精度受光照的影响大。过强或过弱的光照都有可能造成影像测量的误差变大，甚至导致测量失败。另外，在给工件拍照、影像拼接及焦点合成时，适当的光照获取可使得工件的表面影像清晰、细节丰富。
在影像测量过程中，传统的测量方法一般是通过测量人员手动完成光源的调节，例如，在手动调节环光到最大值后仍不满足要求时，再手动调节同轴光，过程繁琐且容易产生主观误差。而且，手动调节所记录的测量程序中的调节语句为固定值，对不同的影像测量机台，尤其是获取表面影像需要的光照相差较大的机台，该测量程序不具有通用性。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种光照调节计算机系统，可提高影像测量的重复性与精度，避免人为调节所产生的误差，降低劳动强度，使得影像测量程序更通用。
还有必要提供一种光照调节方法，可提高影像测量的重复性与精度，避免人为调节所产生的误差，降低劳动强度，使得影像测量程序更通用。
一种光照调节计算机系统，该计算机系统包括选取单元和光照调节单元。该选取单元用于选取待调节光的类型及选择调节光照的方式，其中，所述待调节光的类型包括环光和同轴光，调节光照的方式包括清晰度的方式和灰度值的方式。所述光照调节单元用于当选取单元选择清晰度的方式进行光照调节时，通过以下步骤执行光照调节：(a)将光照等级调整到一个初始等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D0；(b)将光照等级增加10个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D1；(c)当所述平均清晰度D1大于D0时，返回步骤(b)将光照等级再增加10个等级，然后将该再增加10个等级后的影像的平均清晰度与上一次所调等级下的影像的平均清晰度进行比较；(d)当所述平均清晰度D1不大于D0时，将光照等级减少5个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn；(e)在步骤(d)的基础上，将光照等级增加2个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn`；(f)当所述平均清晰度Dn`大于Dn时，返回步骤(e)将光照等级再增加2个等级并获取影像；及(g)当所述平均清晰度Dn`不大于Dn且当前光照等级不等于100，表明光照调节成功且该当前光照等级为最佳光照所对应的等级。该光照调节单元还用于当选取单元选择灰度值的方式进行光照调节时，设置光照调节过程中所涉及到的变量，并根据所述变量计算出工件的表面影像对应的最佳光照的等级。
一种光照调节方法，运行于计算机中，该计算机与一台影像测量机台相连。该方法包括：从影像测量机台获取量测工件所得到的表面影像；在该表面影像中截取待调节光照的区域；选取待调节光的类型及选择调节光照的方式；及当选择调节光照的方式为清晰度调节时，根据所选取的待调节光的类型对上述区域进行光照调节，其中，该光照调节包括：(a)将光照等级调整到一个初始等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D0；(b)将光照等级增加10个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D1；(c)当所述平均清晰度D1大于D0时，返回步骤(b)将光照等级再增加10个等级，然后将该再增加10个等级后的影像的平均清晰度与上一次所调等级下的影像的平均清晰度进行比较；(d)当所述平均清晰度D1不大于D0时，将光照等级减少5个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn；(e)在步骤(d)的基础上，将光照等级增加2个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn`；(f)当所述平均清晰度Dn`大于Dn时，返回步骤(e)将光照等级再增加2个等级并获取影像；及(g)当所述平均清晰度Dn`不大于Dn且当前光照等级不等于100，表明光照调节成功且该当前光照等级为最佳光照所对应的等级。
较于现有技术，所述光照调节方法及其计算机系统，能够快速地将获取工件的表面影像的光照调节到最佳值，并自动计算光照的强度，提高了影像测量的重复性与精度，避免了人为调节所产生的误差，降低了劳动强度，使得影像测量程序更通用。
附图说明
图1是本发明光照调节计算机系统较佳实施例的运行环境图。
图2是本发明光照调节系统的功能单元图。
图3是本发明光照调节方法较佳实施例的作业流程图。
图4是图3中通过调节清晰度的方式来调节环光的作业流程图。
图5是图3中通过调节灰度值的方式来调节环光的作业流程图。
图6是图5步骤S506中利用迭代逼近法计算最佳环光对应的等级的具体作业流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明光照调节计算机系统较佳实施例的运行环境图。该运行环境图包括影像测量机台1、被影像测量机台1测量的工件2及与该影像测量机台1相连的计算机3。所述影像测量机台1可以是型号为“VMS”系列的影像量测仪，其包括光源调节器10和电荷耦合装置12。该电荷耦合装置12用于对工件2进行成像，而光源调节器10可用于调节工件2成像时影像测量机台1所发出的环光和同轴光的光照强度。在本实施例中，该成像是指获取工件2的表面影像。计算机3内存储一个光照调节系统30用于控制光源调节器10，以进行光照调节。
在本实施例中，无论是环光还是同轴光，光源调节器10均利用“0～100”个等级来调节其光照的强弱，根据工件2的颜色及工件2所放置的背景颜色，每个等级对应一个光照的强度。也就是说，不同工件2或相同工件2放置在不同背景中，同一个等级所示意的光照的强度可能会不同。
另外，本实施例中的光照调节系统30可通过两种方式对上述表面影像的光照进行调节：清晰度的方式和灰度值的方式。其中，按照清晰度的方式对光照进行调节一般用于对焦时的光照调节，而按照灰度值的方式对光照进行调节一般用于获取工件2的表面影像时的光照调节。在按照灰度值的方式进行光照强度调节时，该光照强度具体是指环光或同轴光的亮度。众所周知，影像的灰度值范围为0～255。当光源调节器10被调整到0等级时，工件2的影像必定为黑色，即影像的灰度值为0，光照强度低；而当光源调节器10被调整到100等级时，工件2的影像为白色，即影像的灰度值为255，光照强度高。
参阅图2所示，是本发明光照调节系统30的功能单元图。该光照调节系统30为计算机程序，按照功能可划分为选取单元300、影像处理单元302和光照调节单元304，其功能可通过图4和图5所述的流程图进行具体描述。
如图3所示，是本发明光照调节方法较佳实施例的作业流程图。
步骤S30，电荷耦合装置12对工件2进行成像，获取该工件2的表面影像，用户利用选取单元300从该表面影像中截取需调节光照的区域。
如上所述，本实施例中的光照调节包括环光调节和同轴光调节，因此，步骤S32，选取单元300从该两种光照调节类型中选取一种待调节光的类型，如选取环光调节，并选择调节光照的方式。
步骤S34，光照调节单元304根据步骤S32中所选择的待调节光的类型与调节光照的方式进行光照调节。本实施例中的光照调节方式将在图4和图5中进行详细描述。
步骤S36，当步骤S32中所选取的待调节光调节失败后，选取单元300可从上述两种光照类型中选择另外一种光照类型作为待调节光的类型，如同轴光调节，并对其进行光照调节。
其中，本实施例在选择光照类型时不受上述选择的限制，也就是说，可以于步骤S32中先选择同轴光调节，然后于步骤S36中选择环光调节。而本实施例中的光照类型可以不限于上述两种类型，还可以为其它类型的光源。
另外，本实施例可以通过清晰度的方式和灰度值的方式对工件2的表面影像进行光照调节。其中，同轴光的调节方法和环光的调节方法相同。本实施例将以环光调节为例，通过图4和图5对这两种方式进行具体描述：
参阅图4所示，是图3中通过调节清晰度的方式来调节环光的作业流程图。利用清晰度的方式进行环光调节是指：将影像测量机台1的光照等级调整到一个初始等级后增加或降低光照等级，通过比较不同光照等级下工件2的表面影像的平均清晰度，以调节出最佳环光所对应的等级。具体步骤如下：
步骤S400，用户通过手动调节光源调节器10，使得影像测量机台1的环光被调整到一个初始等级V0，获取该初始等级V0下的影像，并计算所截取区域的影像的平均清晰度D0。本实施例中，在该初始等级V0下的影像为用户可识别的影像，本较佳实施例中的初始等级V0为“5等级”。
步骤S402，光照调节单元304在上一次所调等级的基础上，将该光照等级增加10个等级，获取该等级下的影像，并计算所截取区域的影像的平均清晰度D1。
步骤S404，判断当前的光照等级是否大于100。若判断的结果为是，则进入步骤S408；若判断的结果为否，则进入步骤S406。
步骤S406，判断所述平均清晰度D1是否大于D0。若判断的结果为是，则转入步骤S402，将光照等级再增加10个等级。否则，若判断的结果为否，则进入步骤S408。
步骤S408，将该光照等级减少5个等级，获取该等级下的影像，并计算所截取区域的影像的平均清晰度Dn。
步骤S410，在步骤S408所调等级的基础上，将光照等级增加2个等级，获取该等级下的影像，并计算所截取区域的影像的平均清晰度Dn`。
步骤S412，判断上述平均清晰度Dn`是否大于Dn。若判断的结果为是，则返回步骤S410将光照等级再增加2个等级并获取影像；否则，若判断的结果为否，则进入步骤S414。
步骤S414，判断光照的当前等级是否等于100。
若当前等级不等于100，则步骤S416，光照调节单元304确定此次环光调节成功，也就是说，此时，光照的当前等级为最佳环光对应的等级。
若当前等级等于100，则步骤S418，光照调节单元304确定此次环光调节失败。
参阅图5所示，是图3中通过调节灰度值的方式来调节环光的作业流程图。利用灰度值的方式进行光照调节是指：根据设置的环光调节过程中所涉及到的变量，计算出所述工件2的表面影像对应的最佳环光的等级。如下述步骤：
步骤S500，光照调节单元304将影像测量机台1的环光调整到一个初始等级。在本实施例中，该初始等级不可能太低或太高，于该初始等级下的影像一定为用户可识别的影像，例如，其不可能为“0等级”或“100等级”，本较佳实施例中的初始等级为“10等级”。
步骤S502，影像处理单元302获取该初始等级下所截取区域的影像，并对该影像进行平均值过滤和二值化处理，以减少或消除影像噪声的影响，改善影像的质量，使得工件2的影像能够感应环光，也就是说，处理后的影像的灰度值可随着环光的强弱而改变。其中，所述二值化处理是指将一幅多个灰度级的影像转化为只有两个灰度级的影像，以便于特征的突出以及图形的识别，处理后的影像为黑白色，即灰度值为0和255。
步骤S504，光照调节单元304设置环光调节过程中所涉及到的变量，该变量包括最佳光照对应的等级Vp的上临近等级Vm、下临近等级Vn及当前等级Vc。
步骤S506，光照调节单元304根据上述变量利用迭代逼近法计算出所述处理后的影像的最佳光照所对应的等级Vp。
步骤S508，光照调节单元304根据所计算出的等级Vp自动调节影像测量机台1的环光。
参阅图6，是步骤S506中的利用迭代逼近法计算等级Vp的具体作业流程图。
步骤S600，光照调节单元304初始化环光调节过程中所涉及到的各变量，即设置所述上临近等级Vm＝100，下临近等级Vn＝2。
步骤S602，将光照当前等级Vc调节至Vc＝(Vm+Vn)/2，获取该当前等级Vc下的影像，并计算影像的灰度值Gc。具体而言，光照调节单元304获取影像中每个像素的灰度，将所有像素的灰度相加，然后除以像素的总个数所得到的值就是影像的灰度值Gc。在影像的数字化处理过程中，影像数据是未压缩的，其通过连续的内存区域进行保存，通常，影像中每个像素的灰度值可通过指针进行存取，例如，若宽为W，高为H的8位灰度影像的影像数据的第一个像素地址为pixel，则第(i，j)个像素的灰度值可以通过“pixel[J*W+i]”或“*(pixel+J*W+i)”进行读取。
步骤S604，判断灰度值Gc是否小于所述最佳光照下影像的灰度值Gp。该灰度值Gp可取0～255的中间值。在本较佳实施例中，Gp取125。若Gc＜Gp，则进入步骤S606；若Gc＞Gp，则进入步骤S608；若Gc＝Gp，则进入步骤S612。
于步骤S606，光照调节单元304以当前等级Vc为下临近等级，即使得Vn＝Vc，然后进入步骤S610。
于步骤S608，光照调节单元304以当前等级Vc为上临近等级，即使得Vm＝Vc，然后进入步骤S610。
步骤S610，光照调节单元304比较当前的上临近等级Vm与当前的下临近等级Vn之差(Vm-Vn)是否小于一个最佳预定值V0。本较佳实施例中，该最佳预定值V0等于2。
若(Vm-Vn)＜V0，则于步骤S612，光照调节单元304确认本次环光调节成功，并表明上述计算与调节后的等级为最佳光照所对应的等级Vp。
反之，若Vm-Vn＞＝2，则返回步骤S602，以当前的上临近等级Vm与当前的下临近等级Vn为计算条件调用迭代逼近公式Vc＝(Vm+Vn)/2重新进行计算与调节。例如，若步骤S602中计算出的灰度值为Gc1，则光照调节单元304还需通过当前的上临近等级Vm与当前的下临近等级Vn计算出Vc2，然后获取等级为Vc2的影像的灰度值Gc2，重复执行步骤S604至步骤S612，直到计算与调节出最佳光照所对应的等级Vp为止。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光照调节方法，运行于计算机中，该计算机与一台影像测量机台相连，其特征在于，该方法包括：
从影像测量机台获取量测工件所得到的表面影像；
在该表面影像中截取待调节光照的区域；
选取待调节光的类型及选择调节光照的方式；及
当选择调节光照的方式为清晰度调节时，根据所选取的待调节光的类型对上述区域进行光照调节，其中，该光照调节包括：
（a）将光照等级调整到一个初始等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D0；
（b）将光照等级增加10个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D1；
（c）当所述平均清晰度D1大于D0时，返回步骤（b）将光照等级再增加10个等级，然后将该再增加10个等级后的影像的平均清晰度与上一次所调等级下的影像的平均清晰度进行比较；
（d）当所述平均清晰度D1不大于D0时，将光照等级减少5个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn；
（e）在步骤（d）的基础上，将光照等级增加2个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn`；
（f）当所述平均清晰度Dn`大于Dn时，返回步骤（e）将光照等级再增加2个等级并获取影像；及
（g）当所述平均清晰度Dn`不大于Dn且当前光照等级不等于100，表明光照调节成功且该当前光照等级为最佳光照所对应的等级。
2.如权利要求1所述的光照调节方法，其特征在于，当选择调节光照的方式为清晰度调节时，所述光照调节的步骤还包括：
（h）当所述平均清晰度Dn`不大于Dn且当前光照等级等于100时，表明光照调节失败。
3.如权利要求1所述的光照调节方法，其特征在于，该方法在步骤（b）与步骤（c）之间包括如下步骤：
判断光照等级是否大于100；
若判断的结果为是，则进入步骤（d）；及
若判断的结果为否，则进入步骤（c）。
4.如权利要求1所述的光照调节方法，其特征在于，所述光照的等级包括0~100个等级，其中，所述初始等级介于0~100个等级之间。
5.如权利要求1所述的光照调节方法，其特征在于，所述待调节光的类型包括环光和同轴光，所述调节光照的方式还包括灰度值的方式。
6.如权利要求5所述的光照调节方法，其特征在于，当选择调节光照的方式为灰度值调节时，所述光照调节的步骤包括：
将光照调节到一个初始等级；
获取该初始等级下需调节光照的区域的影像，并对该影像进行平均值过滤和二值化处理；
设置光照调节过程中所涉及到的变量；
根据上述变量计算所述影像的最佳光照对应的等级；及
根据所计算出的等级自动调节光照。
7.如权利要求6所述的光照调节方法，其特征在于，所述根据上述变量计算所述影像的最佳光照对应的等级的步骤包括以下步骤：
（A）初始化各变量，该变量包括最佳光照对应的等级的上临近等级Vm和下临近等级Vn，即使得该上临近等级Vm=100，下临近等级Vn=2；
（B）将光照等级调节至Vc=(Vm+Vn)/2；
（C）获取该等级Vc下的影像及该影像的灰度值Gc；
（D）判断该灰度值Gc是否小于所述最佳光照下的影像的灰度值Gp，其中，Gp取0~255的中间值；
（E）若Gc<Gp，则以所述等级Vc为下临近等级，即使得Vn=Vc，若Gc>Gp，则以所述等级Vc为上临近等级，即使得Vm=Vc；
（F）比较当前的上临近等级Vm与下临近等级Vn之差（Vm-Vn）是否小于一个最佳预定值V0，其中，V0=2；及
（G）若Vm-Vn<V0，则表明上述计算与调节后的等级为最佳光照所对应的等级；及
（H）若Vm-Vn>=V0，则返回步骤（B）。
8.如权利要求7所述的光照调节方法，其特征在于，所述步骤（D）还包括步骤：若Gc=Gp，则表明调节成功。
9.一种光照调节计算机系统，其特征在于，该计算机系统包括：
选取单元，用于选取待调节光的类型及选择调节光照的方式，其中，所述待调节光的类型包括环光和同轴光，调节光照的方式包括清晰度的方式和灰度值的方式；及
光照调节单元，用于当选取单元选择清晰度的方式进行光照调节时，通过以下步骤执行光照调节：（a）将光照等级调整到一个初始等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D0；（b）将光照等级增加10个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度D1；（c）当所述平均清晰度D1大于D0时，返回步骤（b）将光照等级再增加10个等级，然后将该再增加10个等级后的影像的平均清晰度与上一次所调等级下的影像的平均清晰度进行比较；（d）当所述平均清晰度D1不大于D0时，将光照等级减少5个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn；（e）在步骤（d）的基础上，将光照等级增加2个等级，获取影像并计算影像的平均清晰度Dn`；（f）当所述平均清晰度Dn`大于Dn时，返回步骤（e）将光照等级再增加2个等级并获取影像；及（g）当所述平均清晰度Dn`不大于Dn且当前光照等级不等于100，表明光照调节成功且该当前光照等级为最佳光照所对应的等级；及
所述光照调节单元还用于当选取单元选择灰度值的方式进行光照调节时，设置光照调节过程中所涉及到的变量，并根据所述变量计算出所述工件的表面影像对应的最佳光照的等级。
10.如权利要求9所述的计算机系统，其特征在于，还包括一个影像处理单元，用于当选择调节光照的方式为灰度值调节，且所述光照调节单元将影像测量机台的光照调整到一个初始等级时，获取该初始等级下所截取区域的影像，并对需调节光照的区域的影像进行平均值过滤和二值化处理。
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