CN106643566A - 一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，通过摄像头组件获取CCD彩色图像，对CCD彩色图像进行轮毂型号识别，提取轮毂的圆心位置、半径和最大轮廓圆，计算轮辐的初始角度值：根据圆心和半径，在彩色图像上裁剪出对应的圆的外接正方形内区域作为感兴趣区域；提取对应轮毂的辐条数；计算旋转检测区域；在检测角度区域内按步长为1°依次旋转感兴趣区域，记录累计旋转角度；并计算所述感兴趣区域与所述轮毂模板库中对应轮毂图像的差异度，即两幅图像所有对应点灰度值差的平方和；记录差异度最小时的累计旋转角度，即为轮毂中轮辐与水平位置的初始角度。本发明还公开了自动测量轮毂轮辐初始角度的系统，检测的自动化程度高，准确度高。

Description

一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法
技术领域
本发明涉及计算机视觉技术，特别涉及一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法。
背景技术
轮毂的形状因品牌和车型不同而异，但在铸造成型后，通常每个轮毂都需经X射线探伤，再送入不同的加工中心进行外形加工。
轮毂的轮辐平面在进行X射线探伤时，由于探测器尺寸的限制，需多次旋转轮毂以全面检测所有轮辐。由于圆形轮毂的对称性，当轮毂进入检测仓时，轮辐的位置具有随机性，即轮辐与水平中心线的夹角是一个随机值，该夹角也称为轮辐初始角。计算轮辐的初始角度值，是为了旋转轮毂使轮辐处于水平中心线上，从而位于X射线探测器的正下方，并在随后的每次旋转探伤中，确保轮毂的每条轮辐都依该型号轮毂的程序设置处于正确的拍摄位置。
轮毂轮型识别的技术已较为成熟，但测量轮辐初始角度的技术还非常局限。
一些测角装置如《一种绝对式测角装置及其测量角度的方法》中提出的绝对式测角装置需要均匀安装多个传感器，安装难度及设备成本较高。目前大部分轮辐初始角判断还是在轮毂进入X射线检测仓后，对处于随机位置的轮辐经过人眼粗略判断角度后，人工控制电机将该轮毂的轮辐旋转一个大致角度再开始探伤。显然，这降低了检测的自动化程度，其次人工观察准确度不高，另人工调整费时多，影响生产效率。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，检测的自动化程度高，准确度高。
本发明的另一目的在于提供实现上述自动测量轮毂轮辐初始角度的方法的自动测量轮毂轮辐初始角度的系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，包括以下步骤：
(1)采用两个水平设置的传送链条夹持轮毂；在传送链条的上方设置摄像头组件；所述摄像头组件包括CCD摄像头。
建立轮毂模板库，所述轮毂模板库包括所有型号的轮毂模板；所述轮毂模板包括轮毂的高度、轮辐条数，轮毂在识别状态时的图像，以及所述轮毂图像的快速傅里叶(FFT)算子；
(2)驱动两个传送链条以相同的速度同向运动，使轮毂做直线运动；
(3)CCD摄像头采集一张图像；
(4)对CCD摄像头采集到的彩色图像进行轮毂型号识别；
(5)在所述彩色图像上使用霍夫变换提取轮毂的圆心位置和半径；
(6)计算轮辐的初始角度值，包括如下步骤：
(6-1)根据步骤(5)得到的圆心和半径，将所述彩色图像上对应圆的外接正方形内区域作为感兴趣区域；
(6-2)根据步骤(4)识别的轮毂型号，从所述轮毂模板库中提取对应的轮毂的辐条数k；
(6-3)根据辐条数k计算旋转检测区域W，计算公式为：W＝360°/k；
(6-4)在检测角度区域内按步长为1°依次旋转感兴趣区域，记录累计旋转角度；并计算所述感兴趣区域与所述轮毂模板库中对应轮毂图像的差异度，即两幅图像所有对应点灰度值差的平方和；
(6-5)记录差异度最小时的累计旋转角度，所述累计旋转角度即为轮毂中轮辐与水平位置的初始角度。
优选的，步骤(4)所述对CCD摄像头采集到的彩色图像进行轮毂型号识别，具体为：
(4-1)对步骤(3)采集到的彩色图像进行快速傅里叶变换求出FFT算子；
(4-2)从轮毂模板库中选出n1个FFT算子与步骤(4-1)得到的FFT算子最接近的型号作为候选型号样本；其中，n1为20～30；
(4-3)将对步骤(3)采集到的彩色图像与候选型号样本的轮毂图像进行加速的具有鲁棒性的特征匹配；
(4-4)如果轮毂模板库中存在匹配点数大于m的轮毂型号，则返回匹配点数最多的型号，否则提示型号不存在并结束检测流程；其中，m为20～25。
实现所述的自动测量轮毂轮辐初始角度的方法的自动测量轮毂轮辐初始角度系统，包括PC机、摄像头组件、传送链条组；
所述传送链条组包括两个水平设置的传送链条，每个传送链条分别连接一个电机；所述电机与PC机电连接；
所述摄像头组件包括CCD摄像头，设于传送链条组的正上方；所述摄像头组件与PC机连接。
优选的，所述摄像头组件设于传送链条组正上方的1.7～2.7米处。
优选的，所述的自动测量轮毂轮辐初始角度系统，还包括用户输入设备和显示设备；所述用户输入设备和显示设备分别与PC机连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明仅需一个CCD摄像头即可完成角度测量，无需其他传感器。
(2)本发明安装方便，摄像头只需安装在能完整拍摄半径最大的轮毂位置处即可。
(3)本发明在空间上与轮毂相隔较远，便于与其他测量设备组合使用；
(4)本发明应用场景广，对所有型号的轮毂只需要建立相应的模板便能有效测量该型号轮毂的轮辐初始角度。
(5)本发明测量精度高，测量精度可达到1°，调整旋转步长可进一步提高精度。
附图说明
图1为本发明的实施例的自动测量轮毂高度的系统的组成示意图。
图2为本发明的实施例的自动测量轮毂高度的方法的流程图。
图3为本发明的实施例的进行轮毂型号识别流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示,本实施例的自动测量轮毂轮辐初始角度的系统，包括PC机1、摄像头组件2和传送链条组3。传送链条组3包括两个传送链条，分别连接两个性能完全相同的传送电机。摄像头组件2和传送链条组3中的传送电机分别与PC机1电连接，轮毂4由传送链条组3夹持，当传送链条组3中两个电机做反向旋转时，轮毂4则被运动的链条组3夹持作旋转运动，当电机做同向旋转时，轮毂4则被运动的链条组3夹持作直线运动。摄像头组件2包括CCD摄像头，可选用Kinect体感摄像头，安装于传送链条组的正上方。
PC机1中装载包含PC机中装载包含测量轮辐初始角度和识别轮毂型号的应用程序，所述PC机1还包括用户输入设备及显示设备，所用输入设备可以是鼠标和键盘，所用显示设备可以是电脑显示屏或液晶显示屏等。
摄像头组件2将CCD摄像头采集的轮毂彩色图像传送给PC机1，所述PC机1处理图像后，显示轮辐的初始角度值。
如图2所示，本实施例的自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，包括以下步骤：
(1)采用两个水平设置的传送链条夹持轮毂；在传送链条的上方设置摄像头组件；所述摄像头组件包括CCD摄像头。
建立轮毂模板库，所述轮毂模板库包括所有型号的轮毂模板；所述轮毂模板包括轮毂的高度、轮辐条数，轮毂在识别状态时的图像，以及所述轮毂图像的FFT算子。将所有型号的轮毂，均预先各做一个模板，放入所述模板库，每出一种新型号的轮毂，在开始检测前，需新建模板放入所述模板库。
(2)驱动两个传送链条以相同的速度同向运动，使轮毂做直线运动；
(3)CCD摄像头采集一张图像，并传输至PC机的内存；
(4)对CCD摄像头采集到的彩色图像进行轮毂型号识别包括以下步骤，如图3所示：
(4-1)对所述彩色图像进行快速傅里叶变换求出1个8×4的FFT算子；
(4-2)从轮毂模板库中选出20个FFT算子与步骤(4-1)得到的FFT算子最接近的型号作为候选型号样本；
(4-3)对所述彩色图像与所述候选型号样本的轮毂图像进行具有鲁棒性特征的匹配；
(4-4)如果所述轮毂模板库中存在匹配点数大于20的轮毂型号，则返回匹配点数最多的型号，否则提示型号不存在并结束检测流程；
(5)在所述彩色图像上使用霍夫变换提取轮毂的圆心位置和半径；
(6)计算轮辐的初始角度值，包括如下步骤：
(6-1)根据步骤(5)得到的圆心和半径，将所述彩色图像上对应圆的外接正方形内区域作为感兴趣区域；
(6-2)根据所述步骤(4)识别的轮毂型号，从所述轮毂模板库中提取对应轮毂的辐条数；
(6-3)根据辐条数k计算旋转检测区域W，计算公式为：W＝360°/k；
(6-4)在检测角度区域内按步长为1°依次旋转感兴趣区域，记录累计旋转角度；并计算所述感兴趣区域与所述轮毂模板库中对应轮毂图像的差异度，即两幅图像所有对应点灰度值差的平方和；
(6-5)记录差异度最小时的累计旋转角度，所述累计旋转角度即为轮毂中轮辐与水平位置的初始角度θ。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用两个水平设置的传送链条夹持轮毂；在传送链条的上方设置摄像头组件；所述摄像头组件包括CCD摄像头；
建立轮毂模板库，所述轮毂模板库包括所有型号的轮毂模板；所述轮毂模板包括轮毂的高度、轮辐条数，轮毂在识别状态时的图像，以及所述轮毂图像的FFT算子；
(2)驱动两个传送链条以相同的速度同向运动，使轮毂做直线运动；
(3)CCD摄像头采集一张图像；
(4)对CCD摄像头采集到的彩色图像进行轮毂型号识别；
(5)在所述彩色图像上使用霍夫变换提取轮毂的圆心位置和半径；
(6)计算轮辐的初始角度值，包括如下步骤：
(6-1)根据步骤(5)得到的圆心和半径，将所述彩色图像上对应圆的外接正方形内区域作为感兴趣区域；
(6-2)根据步骤(4)识别的轮毂型号，从所述轮毂模板库中提取对应的轮毂的辐条数k；
(6-3)根据辐条数k计算旋转检测区域W，计算公式为：W＝360°/k；
(6-4)在检测角度区域内按步长为1°依次旋转感兴趣区域，记录累计旋转角度；并计算所述感兴趣区域与所述轮毂模板库中对应轮毂图像的差异度，即两幅图像所有对应点灰度值差的平方和；
(6-5)记录差异度最小时的累计旋转角度，所述累计旋转角度即为轮毂中轮辐与水平位置的初始角度。
2.根据权利要求1所述的自动测量轮毂轮辐初始角度的方法，其特征在于，步骤(4)所述对CCD摄像头采集到的彩色图像进行轮毂型号识别，具体为：
(4-1)对所述彩色图像进行快速傅里叶变换求出FFT算子；
(4-2)从轮毂模板库中选出n1个FFT算子与步骤(4-1)得到的FFT算子最接近的型号作为候选型号样本；其中，n1为20～30；
(4-3)将对所述彩色图像与候选型号样本的轮毂图像进行加速的具有鲁棒性的特征匹配；
(4-4)如果轮毂模板库中存在匹配点数大于m的轮毂型号，则返回匹配点数最多的型号，否则提示型号不存在并结束检测流程；其中，m为20～25。
3.实现权利要求1～2任一项所述的自动测量轮毂轮辐初始角度的方法的自动测量轮毂轮辐初始角度系统，其特征在于，包括PC机、摄像头组件、传送链条组；
所述传送链条组包括两个水平设置的传送链条，每个传送链条分别连接一个电机；所述电机与PC机电连接；
所述摄像头组件包括CCD摄像头，设于传送链条组的正上方；所述摄像头组件与PC机连接。
4.根据权利要求所述的自动测量轮毂轮辐初始角度的系统，其特征在于，所述摄像头组件设于传送链条组正上方的1.7～2.7米处。
5.根据权利要求所述的自动测量轮毂轮辐初始角度的系统，其特征在于，还包括用户输入设备和显示设备；所述用户输入设备和显示设备分别与PC机连接。
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