CN103185542A - 斜面边界扫描系统及方法 - Google Patents

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蒋理
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李东海
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Abstract

一种斜面边界扫描系统，该系统包括：接收模块，用于接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向及步长；确定模块，用于逐一确定当前扫描点的位置；拍摄模块，用于将影像撷取装置的镜头中心对准当前扫描点，控制影像撷取装置在指定范围内沿Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标；计算模块，用于确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标；及判断模块，用于判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点。本发明还提供一种斜面边界扫描方法。能够扫描斜面边界获得平滑的边界扫描图。

Description

斜面边界扫描系统及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测系统及方法，特别是关于一种斜面边界扫描系统及方法。
背景技术
应用现有的边界扫描系统对待测工件进行边界扫描，若待测工件的高度有变化(即待测工件表面不在一个水平面)，则扫描出来的点不能平滑过渡到不同高度，产生阶梯状的点云(参阅图1所示)。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种斜面边界扫描系统，能够扫描斜面边界获得平滑的边界扫描图。
此外，还有必要提供一种斜面边界扫描方法，能够扫描斜面边界获得平滑的边界扫描图。
一种斜面边界扫描系统，运行于计算设备中，该计算设备与影像量测机台相连，该影像量测机台安装有影像撷取装置，该系统包括：接收模块，用于接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向及步长；确定模块，用于根据边界扫描的起点、方向及步长逐一确定当前扫描点的位置；拍摄模块，用于将影像撷取装置的镜头中心对准当前扫描点，控制影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标；计算模块，用于计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标；及判断模块，用于判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点。
一种斜面边界扫描方法，应用于计算设备中，该计算设备与影像量测机台相连，该影像量测机台安装有影像撷取装置，该方法包括：接收步骤：接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向及步长；确定步骤：根据边界扫描的起点、方向及步长确定当前扫描点的位置；拍摄步骤：将影像撷取装置的镜头中心对准当前扫描点，控制影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标；计算步骤：计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标；及判断步骤：判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点，若当前扫描点到达边界扫描的终点，则流程结束，否则，若当前扫描点未到达边界扫描的终点，则返回确定步骤。
本发明按照设定的步长逐一确定扫描点及扫描点坐标，从而获得平滑的边界扫描图。
附图说明
图1为现有边界扫描系统获得的边界扫描图。
图2为本发明斜面边界扫描系统较佳实施例的应用环境示意图。
图3为图2中影像量测机台的示意图。
图4为图2中斜面边界扫描系统的功能模块图。
图5为本发明斜面边界扫描方法较佳实施例的流程图。
图6为本发明斜面边界扫描系统获得的边界扫描图。
主要元件符号说明
  计算设备   2
  斜面边界扫描系统   20
  存储设备   21
  处理器   22
  显示设备   23
  影像量测机台   3
  机台顶盖   31
  影像撷取装置   32
  机台工作面   33
  机台主体   34
  待测工件   35
  接收模块   201
  确定模块   202
  拍摄模块   203
  计算模块   204
  判断模块   205
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参阅图2所示，是本发明斜面边界扫描系统较佳实施例的运行环境示意图。所述斜面边界扫描系统20安装并运行于计算设备2中。该计算设备2与影像量测机台3相连接。所述计算设备2包括存储设备21、处理器22及显示设备23。所述存储设备21存储斜面边界扫描系统20的计算机化程序代码及运行过程中需要的数据。处理器22执行所述计算机化程序代码，实现斜面边界扫描功能。显示设备23显示斜面边界扫描系统20获得的边界扫描图(参阅图6所示)。
参阅图3所示，是图2中影像量测机台3的示意图。所述影像量测机台3包括机台顶盖31、影像撷取装置32、机台工作面33和机台主体34，待测工件35放置在所述机台工作面33上。影像量测机台3在X轴、Y轴和Z轴方向安装有马达(图3中未示出)。X轴马达与Y轴马达控制机台工作面33在X轴和Y轴方向运动，以改变待测工件35在XY平面的位置，使得影像撷取装置32对待测工件35的不同部位进行拍摄。Z轴马达控制影像撷取装置32在Z轴方向上的运动，以对待测工件35进行对焦。
参阅图4所示，是图2中斜面边界扫描系统20的功能模块图。所述斜面边界扫描系统20包括接收模块201、确定模块202、拍摄模块203、计算模块204及判断模块205。
所述接收模块201接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向(顺时针或逆时针)及步长。所述步长以像素为单位且远小于影像撷取装置32的影像宽度。例如，影像撷取装置32的影像宽度为640像素，所述步长为十个像素。
所述确定模块202用于根据边界扫描的起点、方向及步长逐一确定当前扫描点的位置。对待测工件35进行斜面边界扫描时，从边界扫描的起点开始，至边界扫描的终点结束，相邻两个扫描点的距离等于所述步长。也就是说，第一个扫描点为边界扫描的起点，第二个扫描点从第一个扫描点开始，沿着扫描的方向前进所述步长；第三个扫描点从第二个扫描点开始，沿着扫描的方向前进所述步长；…；以此类推。
所述拍摄模块203用于将影像撷取装置32的镜头中心对准当前扫描点。在本实施例中，拍摄模块203控制机台工作面33在X轴和Y轴方向运动以改变待测工件35在XY平面的位置，从而将影像撷取装置32的镜头中心对准当前扫描点。
所述拍摄模块203还用于控制影像撷取装置32在指定范围内沿Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的坐标。在本实施例中，所述指定数量为30。所述影像撷取装置32在指定范围内沿Z轴方向移动可以是以预设的Z坐标为中心，沿着Z轴正负方向等间距移动。每个扫描点预设的Z坐标可以不同。当影像撷取装置32沿Z轴移动时，影像撷取装置32的镜头焦点的X坐标与Y坐标保持不变，Z坐标发生改变。也就是说，各张影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的X坐标与Y坐标相同，Z坐标不同。
所述计算模块204用于计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标。在本实施例中，计算模块204根据影像中各个像素的灰度值计算该影像的清晰度。例如，假设P(i，j)代表影像中的一个像素，D(i，j)代表该像素的清晰度，则D(i，j)＝Abs(Gray(i+1，j)-Gray(i-1，j))+Abs(Gray(i，j+1)-Gray(i，j-1))。其中，Abs()表示取绝对值函数，Gray(i，j)表示像素P(i，j)的灰度值。将影像中所有像素的清晰度相加，然后除以该影像所包含的像素个数，得到该影像的清晰度。
所述判断模块205用于判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点。
参阅图5所示，是本发明斜面边界扫描方法较佳实施例的流程图。
步骤S501，接收模块201接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向(顺时针或逆时针)及步长。所述步长以像素为单位且远小于影像撷取装置32的影像宽度。例如，影像撷取装置32的影像宽度为640像素，所述步长为十个像素。
步骤S502，确定模块202根据边界扫描的起点、方向及步长确定当前扫描点的位置。对待测工件35进行斜面边界扫描时，从边界扫描的起点开始，至边界扫描的终点结束，相邻两个扫描点的距离等于所述步长。也就是说，第一个扫描点为边界扫描的起点，第二个扫描点从第一个扫描点开始，沿着扫描的方向前进所述步长；第三个扫描点从第二个扫描点开始，沿着扫描的方向前进所述步长；...；以此类推。
步骤S503，拍摄模块203将影像撷取装置32的镜头中心对准当前扫描点。在本实施例中，拍摄模块203控制机台工作面33在X轴和Y轴方向运动以改变待测工件35在XY平面的位置，从而将影像撷取装置32的镜头中心对准当前扫描点。
步骤S504，拍摄模块203控制影像撷取装置32在指定范围内沿Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的坐标。在本实施例中，所述指定数量为30。所述影像撷取装置32在指定范围内沿Z轴方向移动可以是以预设的Z坐标为中心，沿着Z轴正负方向等间距移动。每个扫描点预设的Z坐标可以不同。当影像撷取装置32沿Z轴移动时，影像撷取装置32的镜头焦点的X坐标与Y坐标保持不变，Z坐标发生改变。也就是说，各张影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的X坐标与Y坐标相同，Z坐标不同。
步骤S505，计算模块204计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像。在本实施例中，计算模块204根据影像中各个像素的灰度值计算该影像的清晰度。例如，假设P(i，j)代表影像中的一个像素，D(i，j)代表该像素的清晰度，则D(i，j)＝Abs(Gray(i+1，j)-Gray(i-1，j))+Abs(Gray(i，j+1)-Gray(i，j-1))。其中，Abs()表示取绝对值函数，Gray(i，j)表示像素P(i，j)的灰度值。将影像中所有像素的清晰度相加，然后除以该影像所包含的像素个数，得到该影像的清晰度。
步骤S506，计算模块204将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置32的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标。
步骤S507，判断模块205判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点。若当前扫描点到达边界扫描的终点，则流程结束。若当前扫描点未到达边界扫描的终点，则返回步骤S502，确定模块202确定下一个扫描点的位置。
参阅图6所示，是斜面边界扫描系统20获得的边界扫描图。该边界扫描图由各个扫描点依次相连而得。
本发明以足够小的步长逐一确定各个扫描点的坐标，将扫描出来的点平滑过渡到不同高度，从而避免产生阶梯状的点云。

Claims (8)

1.一种斜面边界扫描系统，运行于计算设备中，该计算设备与影像量测机台相连，该影像量测机台安装有影像撷取装置，其特征在于，该系统包括：
接收模块，用于接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向及步长；
确定模块，用于根据边界扫描的起点、方向及步长逐一确定当前扫描点的位置；
拍摄模块，用于将影像撷取装置的镜头中心对准当前扫描点，控制影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标；
计算模块，用于计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标；及
判断模块，用于判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点。
2.如权利要求1所述的斜面边界扫描系统，其特征在于，所述影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动是以预设的Z坐标为中心，沿着Z轴正负方向等间距移动。
3.如权利要求1所述的斜面边界扫描系统，其特征在于，所述计算模块根据影像中各个像素的灰度值计算该影像的清晰度。
4.如权利要求1所述的斜面边界扫描系统，其特征在于，所述步长以像素为单位。
5.一种斜面边界扫描方法，应用于计算设备中，该计算设备与影像量测机台相连，该影像量测机台安装有影像撷取装置，其特征在于，该方法包括：
接收步骤：接收用户设定的边界扫描的起点、终点、方向及步长；
确定步骤：根据边界扫描的起点、方向及步长确定当前扫描点的位置；
拍摄步骤：将影像撷取装置的镜头中心对准当前扫描点，控制影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动，在移动过程中拍摄指定数量的影像，并记录各张影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标；
计算步骤：计算拍摄的各张影像的清晰度，从中确定一张清晰度最高的影像，将该清晰度最高的影像对应的影像撷取装置的镜头焦点的坐标作为当前扫描点的坐标；及
判断步骤：判断当前扫描点是否到达边界扫描的终点，若当前扫描点到达边界扫描的终点，则流程结束，否则，若当前扫描点未到达边界扫描的终点，则返回确定步骤。
6.如权利要求5所述的斜面边界扫描方法，其特征在于，所述拍摄步骤中影像撷取装置在指定范围内沿影像量测机台的Z轴方向移动是以预设的Z坐标为中心，沿着Z轴正负方向等间距移动。
7.如权利要求5所述的斜面边界扫描方法，其特征在于，所述计算步骤中影像的清晰度根据该影像中各个像素的灰度值进行计算。
8.如权利要求5所述的斜面边界扫描方法，其特征在于，所述步长以像素为单位。
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