CN112700443A - 一种基于二维图像的圆弧角点检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请提供了一种动态匹配工业产品圆弧切点及圆弧顶点的方法。本方法中，采用两个框动态匹配的方法，第一个框拟合圆弧并输出圆弧各点角度，第二个框拟合直线并返回直线角度，通过两个框角度值动态匹配，找到最小差值点，并输出该点到直线距离；若第一框未输入第二框角度值，通过调整第一框圆弧输出点坐标，可以返回圆弧顶点，得出圆弧顶点到直线距离。本发明申请可以应用在多种视觉检测系统中，解决了圆弧切点和圆弧顶点不能动态匹配、拟合点精度不够的问题。

Description

一种基于二维图像的圆弧角点检测方法

技术领域

本发明主要涉及工业机器视觉图像检测与模式识别技术领域，具体地，针对那些需要快速且高精准对圆弧角点进行检测的图像处理技术。

背景技术

随着计算机视觉技术的更新迭代，工业品尺寸测量、缺陷检测等需求的自动化、实时化、精准化需求越来越强烈，这对我们视觉算法的便捷性、高效性、准确性提出了更高的要求。

现有的角点检测技术主要是针对直线与直线、圆弧与直线的交点，对于纯圆弧段对于目标直线的切点与该直线的距离，以及圆弧最远端到指定轮廓线的最近点及距离，并没有给出直观测量方法。

以工程上测量圆弧到线距离时，其实际方法为将圆弧到线分解为圆弧圆心到直线距离加上弧半径，而不是直接从圆弧切点到直线距离；弧顶点在工业品检测领域，实际并没有匹配特别好的算法，不能返回轮廓与圆弧最远点坐标。同时，由于产品生产中的制造误差，圆弧类产品不可能与理想圆弧完全匹配，拟合圆弧过程中还存在出现多段不同半径圆弧的问题。

发明内容

针对以上工业检测领域存在的问题，本发明旨在通过研发一种基于的圆弧角点检测算法，在提升轮廓匹配准确率的前提下，减少产品圆弧拟合误差，解决背景技术中圆弧拟合中出现多段圆弧，以及圆弧顶点和圆弧切点拟合不准确、不稳定等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）根据所述原理，加载一张包含指定圆弧的图片，图片要求相对完整，有连续边界圆弧，同时要求待测图片没有翘起等影响图片测量厚度均匀性的因素；

2）处理后的图像内部、边缘二值化处理；

3）在待测产品图上添加两个检测框，第一个框将指定图像圆弧段包含其中，第二个框用于将目标直线包含其中；

4）分别对两个检测框进行图像提取；

5）针对第一个框，对圆弧段进行拟合，得到目标圆弧；

6）若只拟合到一段圆弧，即利用圆弧上点切线角度算子，返回各点切线角度值，并输出数组；若拟合到多段圆弧，则需要利用算法进行多段圆弧拼接，得到整体的圆弧段斜率数组；

7）针对第二个框，拟合出目标直线并利用反三角原理，返回待测直线角度；

8）对角度值根据四个不同象限进行变换，保证变换前后每个点与直线对应关系不变；

9）用第二框待测直线叫角度值遍历第一框，在圆弧的角度数组中进行比较大小，更新迭代找与直线角度差值最小的圆弧角度值；

10)输出该圆弧角度值对应的点的坐标（x1,y1）；

11)计算该点到目标直线的垂线距离，该距离即为目标直线圆弧切点到该直线的距离。

若对第一个框返回圆弧切线角度数组中间角度值；返回该角度值对应的点坐标（x2,y2）；从该点到目标直线作垂线，垂线段距离即为圆弧顶点到指定直线的距离。

针对存在圆弧段的多种工业品，本发明适用待检图像大小适中、图像平整度较好，存在较规则圆弧段的产品。

附图说明

通过阅读参照附图对所述圆弧角点检测给出详细描述，本发明的发明目的、工作原理、使用方法等会更明显。

图1为本发明对于实际产品的检测效果图。

图2详细展示了产品的增加两个检测框、一个定位框的检测定位效果图。

图3为本发明中算法实现的完整流程图，对本发明的输入条件、输出条件等进行了详细说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。所描述的算法应用实例，仅仅是本发明申请的一个应用实例，本发明申请并非仅限于该实施例，而与应用本发明的原理和特征的最广范围的应用相一致。

本发明的目的是通过开发一种圆弧角点算法，来提高工业品检测圆弧测量中圆弧切点和顶点定位不准确的问题，同时有效提高拟合稳定性，本发明申请实施例是应用于胶粘产品的快速检测系统，该检测系统包括拍照成像装置、快速测量装置、图像处理视觉检测软件。本发明应用于图像视觉快速检测软件，具体描述如下：

1）打开图像视觉快速检测软件；

2）打开相机并加载图像，示例如图1所示：手机零件胶粘产品，存在明显圆弧段和直线边缘；

3）使用两个检测框，将前文所述待测圆弧和目标直线分别包括其中；

4）

增加定位框，保证软件能够准确定位待测产品；

5）点击检测开始，快速检测装置启动，相机采图，快速检测软件扫描得到待测图片；

分别用两个检测框在目标图像上抠图，

第一个检测框针对圆弧段，第二个检测框针对直线；

6）

检测开始后，对整体图像进行二值化处理；

7）对第一个检测框，利用库函数算子get_xld_Angle返回圆弧段各点切线角度（弧度）组成的数组；第二个框返回待测直线角度，利用反三角函数返回目标直线角度值；

8）夹角计算公式：

9）

对检测框1中的圆弧角度值根据象限进行角度值转换，保证四个象限值角度变化能够与直线角度值相对应；

10）转换公式如下，

为转换前角度值；

11）将

遍历切线角度数组，得到两者差值最小点的角度

₁值；

12）返回

₁对应点的坐标

，该点即为圆弧切点；

13）

从该点到目标直线作切线，切线段距离即为该圆弧切点到目标直线的距离：

；

14）若将0038中的第一个检测框取圆弧角度向量的中间值

₂，该值对应的点坐标

为圆弧中点坐标；

15）以该点向目标直线作垂线，垂线段即为该圆弧顶点到目标直线的距离；

16）接下来就可以根据检测框的测距结果，输出拟合线；

17）待图像处理视觉检测软件检测完毕，图像处理视觉检测软件会再次开始，继续采集下一张待检测图像，再次6）开始。

以上就是分发明申请应用于工业品尺寸检测系统中主要实施方法，上述的具体实施方式用于解释说明本发明申请，因为本发明的一个优选实施例，而不是对本发明申请的限制，在本发明申请的权利要求保护范围内，对本发明申请的任何改进、修改等都属于本发明申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于二维图像的圆弧角点检测算法，其特征在于，应用于工业快速检测系统，包括拍照成像系统、图像采集系统、视觉处理系统，对含圆弧轮廓进行快速检测，得出与目标直线切点和圆弧顶点。

2.根据权利要求1所述的针对多段圆弧的拟合方法，其特征在于，提取多段圆弧角度数组进行拼接，整合为一个角度数组，整体进行检测，实现对多种圆弧点的提取。

3.根据权利要求2所述的圆弧和直线对应关系，其特征在于，根据直线角度值范围，对四个象限的角度值变化关系进行变换，使两者能够正确匹配。

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