CN101726256A - 从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法 - Google Patents

从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法，该方法包括如下步骤：获取待测工件的影像；获取该影像的轮廓点数据；从所述轮廓点数据中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线；计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，如果该距离和小于一个设定值，在该一定数量的轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将其拟合成一条直线重新循环；如果该距离和大于或等于所述设定值，选取该一定数量的轮廓点的最后一个轮廓点作为拐点，然后，继续选取该一定数量的其它轮廓点，并将其拟合成一条直线重新循环。利用本发明可以自动从影像轮廓中搜寻出拐点。

Description

从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法。
背景技术
影像量测是目前精密量测领域中最广泛使用的量测方法，该方法不仅精度高，而且量测速度快。影像量测主要用于工件(零件或者部件)的尺寸误差和形位误差的测量，对保证产品质量起着重要的作用。
一般而言，影像量测方法是采用影像量测机台，如VMS(Vision Measuring System)，撷取待测工件的影像，然后将获取的工件影像传送给主机，通过主机中的量测软件对工件影像做进一步的处理获取该影像的轮廓点。在进行影像轮廓匹配时，需要将该影像的轮廓点与事先设定的影像模板中的轮廓点进行比对，以判断该影像的轮廓是否与模板的轮廓相匹配。
但是，一幅影像的轮廓点有几百到几千点，利用现有的匹配方法进行轮廓点匹配会导致运算量太大，从而影响匹配速度。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，其可自动从影像轮廓中搜寻出拐点，并利用该拐点进行轮廓匹配。
鉴于以上内容，还有必要提供一种从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其可自动从影像轮廓中搜寻出拐点，并利用该拐点进行轮廓匹配。
一种从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，包括主机和影像量测机台，所述主机包括存储体，其特征在于，所述存储体用于存储轮廓点数据，所述主机还包括：影像获取模块，用于获取影像量测机台传送过来的待测工件的影像；影像处理模块，用于对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据，并保存在所述存储体中；直线拟合模块，用于从所述轮廓点数据中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线；拐点搜寻模块，用于计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，并判断该距离和是否小于一个设定值，如果该距离和大于或等于所述设定值，则选取该一定数量的轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点；所述直线拟合模块，还用于当该距离和小于所述设定值时，在该一定数量的轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该一定数量的轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线；所述拐点搜寻模块，还用于判断所述轮廓点数据中所剩轮廓点是否小于该一定数量，如果所剩轮廓点大于或等于该一定数量，则继续选取该一定数量的其它轮廓点拟合成一条直线。
一种从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)获取影像量测机台传送过来的待测工件的影像；(b)对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据，并保存在主机的存储体中；(c)从所述轮廓点数据中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线；(d)计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，如果该距离和小于一个设定值，执行步骤(e)，如果该距离和大于或等于所述设定值，执行步骤(f)；(e)在该一定数量的轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该一定数量的轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线，然后返回步骤(d)；(f)选取该一定数量的轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点；(g)如果所述轮廓点数据中所剩轮廓点大于或等于该一定数量，则继续选取该一定数量的其它轮廓点，并将其拟合成一条直线，然后返回步骤(d)。
相较于现有技术，所述的从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统及方法，其可自动从影像轮廓中搜寻出拐点，并利用该拐点进行轮廓匹配，提高了匹配的速度。
附图说明
图1是本发明从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统较佳实施例的系统架构图。
图2是本发明从影像轮廓中搜寻出拐点的过程示意图。
图3是本发明从影像轮廓中搜寻拐点的方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统较佳实施例的系统架构图。该系统主要包括显示设备1、主机2、影像量测机台3和输入设备4。所述主机2包括存储体20和影像量测单元21，所述存储体20可以是主机2中的硬盘等，用于存储轮廓点数据22。所述轮廓点数据22为待测工件影像轮廓的点云数据，所述轮廓点数据22是以像素为单位顺序排列的。
所述影像量测机台3与所述主机2相连，用于摄取待测工件的影像，并将该影像传送给主机2。所述影像量测单元21用于对该影像的轮廓进行处理，获取该影像的轮廓点数据22，保存在存储体20中，并根据该轮廓点数据22从影像轮廓中搜寻出拐点。
所述主机2连接有显示设备1，用于显示影像量测机台3传送给主机2的影像和影像量测单元21自动搜寻到的拐点等。所述输入设备4可以是键盘和鼠标等，用于进行数据输入。
所述影像量测单元21包括影像获取模块210、影像处理模块211、直线拟合模块212、拐点搜寻模块213和轮廓生成模块214。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述都以模块描述。
所述影像获取模块210用于获取影像量测机台3传送过来的待测工件的影像，参见图2中的图2a，该图2是本发明从影像轮廓中搜寻出拐点的过程示意图。
所述影像处理模块211用于对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据22，并保存在存储体20中。二值化处理后的影像轮廓如图2中的图2b所示。其中，影像二值化是指将一幅多个灰度级的影像转化为只有两个灰度级(0和255)的影像，以便于特征的突出以及影像的识别，影像轮廓的二值化处理是指二值化影像的轮廓。
所述直线拟合模块212用于从所述轮廓点数据22中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线。在本实施例中，所述拟合成一条直线的算法为最小二乘法，根据最小二乘法拟合成的直线具有如下特征：该一定数量的轮廓点到该直线的距离的平方和为最小，该一定数量的轮廓点可以根据用户的需求进行设定，本实施例以该一定数量为N进行举例说明，例如，可以取N＝3。
所述拐点搜寻模块213用于计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，并判断该距离和是否小于一个设定值。如果该距离和大于或等于所述设定值，则拐点搜寻模块213选取该N个轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点。其中，影像轮廓的拐点如图2中的图2c所示，A、B、C、D、E和F即从图2b中搜寻到的拐点。所述设定值可以根据用户的需求进行设定，所述设定值可以为1个像素单位或多个像素单位，在本实施例中，所述设定值为1个像素单位。
所述直线拟合模块212还用于当该距离和小于所述设定值时，根据轮廓点数据22的排列顺序，在该N个轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该N个轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线。在本实施例中，新增加的轮廓点为该N个轮廓点后面的第一个轮廓点。
所述拐点搜寻模块213还用于判断所述轮廓点数据22中所剩轮廓点是否小于该数量N。如果所剩轮廓点大于或等于该数量N，则所述直线拟合模块212从轮廓点数据22中继续选取N个其它轮廓点，并将这N个其它轮廓点拟合成一条直线。其中，继续选取的N个轮廓点不同于之前所选取的N个轮廓点，在本实施例中，继续选取的N个轮廓点为之前所选N个轮廓点后面再连续选取的轮廓点。
所述轮廓生成模块214用于当所剩轮廓点小于该数量N时，连接搜寻到的所有拐点，获取该影像的轮廓(参见图2中的图2d)。该轮廓为影像的大致轮廓，在进行轮廓匹配时，将利用所搜寻到的拐点进行匹配。
如图3所示，是本发明从影像轮廓中搜寻拐点的方法较佳实施例的流程图。首先，步骤S40，所述影像获取模块210获取影像量测机台3传送过来的待测工件的影像。
步骤S41，所述影像处理模块211对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据22，并保存在存储体20中。
步骤S42，所述直线拟合模块212从所述轮廓点数据22中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线，例如，选取N个轮廓点。
步骤S43，所述拐点搜寻模块213计算所选取的N个轮廓点到拟合直线的距离和。
步骤S44，所述拐点搜寻模块213判断该距离和是否小于一个设定值。如果该距离和小于所述设定值，则执行步骤S45，如果该距离和大于或等于所述设定值，则执行步骤S46。
步骤S45，所述直线拟合模块212根据轮廓点数据22的排列顺序，在该N个轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该N个轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线，然后流程转到步骤S43。在本实施例中，新增加的轮廓点为该N个轮廓点后面的第一个轮廓点。
步骤S46，拐点搜寻模块213选取该N个轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点。
步骤S47，所述拐点搜寻模块213判断所述轮廓点数据22中所剩轮廓点是否小于该数量N。如果所剩轮廓点大于或等于该数量N，则执行步骤S48，如果所剩轮廓点小于该数量N，则执行步骤S49。
步骤S48，所述直线拟合模块212从轮廓点数据22中继续选取N个其它轮廓点，并将这N个其它轮廓点拟合成一条直线，然后流程转到步骤S43。其中，继续选取的N个轮廓点不同于之前所选取的N个轮廓点，在本实施例中，继续选取的N个轮廓点为之前所选N个轮廓点后面再连续选取的轮廓点。
步骤S49，所述轮廓生成模块214连接搜寻到的所有拐点，获取该影像的轮廓。该轮廓为影像的大致轮廓，在进行轮廓匹配时，将利用所搜寻到的拐点进行匹配。
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。例如，将此方法应用于在清晰的边界线上寻找边界点。

Claims (10)

1.一种从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(a)获取影像量测机台传送过来的待测工件的影像；
(b)对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据，并保存在主机的存储体中；
(c)从所述轮廓点数据中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线；
(d)计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，如果该距离和小于一个设定值，执行步骤(e)，如果该距离和大于或等于所述设定值，执行步骤(f)；
(e)在该一定数量的轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该一定数量的轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线，然后返回步骤(d)；
(f)选取该一定数量的轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点；及
(g)如果所述轮廓点数据中所剩轮廓点大于或等于该一定数量，则继续选取该一定数量的其它轮廓点，并将其拟合成一条直线，然后返回步骤(d)。
2.如权利要求1所述的从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，还包括步骤：如果所述轮廓点数据中所剩轮廓点小于该一定数量，则连接搜寻到的所有拐点，获取该影像的轮廓。
3.如权利要求1所述的从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，所述轮廓点数据为待测工件的影像轮廓的点云数据。
4.如权利要求1所述的从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，所述拟合成一条直线的算法为最小二乘法。
5.如权利要求1所述的从影像轮廓中搜寻拐点的方法，其特征在于，所述设定值为1个像素单位。
6.一种从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，包括主机和影像量测机台，所述主机包括存储体，其特征在于，所述存储体用于存储轮廓点数据，所述主机还包括：
影像获取模块，用于获取影像量测机台传送过来的待测工件的影像；
影像处理模块，用于对该影像的轮廓进行二值化处理，获取该影像的轮廓点数据，并保存在所述存储体中；
直线拟合模块，用于从所述轮廓点数据中选取一定数量的轮廓点拟合成一条直线；
拐点搜寻模块，用于计算所选取轮廓点到拟合直线的距离和，并判断该距离和是否小于一个设定值，如果该距离和大于或等于所述设定值，则选取该一定数量的轮廓点的最后一个轮廓点，作为搜寻到的拐点；
所述直线拟合模块，还用于当该距离和小于所述设定值时，在该一定数量的轮廓点的基础上增加一个轮廓点，并将该一定数量的轮廓点和该增加的轮廓点拟合成一条直线；及
所述拐点搜寻模块，还用于判断所述轮廓点数据中所剩轮廓点是否小于该一定数量，如果所剩轮廓点大于或等于该一定数量，则继续选取该一定数量的其它轮廓点拟合成一条直线。
7.如权利要求6所述的从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，其特征在于，所述主机还包括：
轮廓生成模块，用于当所剩轮廓点小于该一定数量时，连接搜寻到的所有拐点，获取该影像的轮廓。
8.如权利要求6所述的从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，其特征在于，所述轮廓点数据为待测工件的影像轮廓的点云数据。
9.如权利要求6所述的从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，其特征在于，所述拟合成一条直线的算法为最小二乘法。
10.如权利要求6所述的从影像轮廓中搜寻拐点的计算机系统，其特征在于，所述设定值为1个像素单位。
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