CN116363690B - 用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，包括获取工程设计图纸的边缘图像，对边缘图像进行链码标记处理，得到边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，确定边缘图像中边缘轮廓所处象限，将边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，确定映射轮廓的第二链码表示与链码频率，根据第二链码表示与链码频率，确定映射轮廓的模拟量角度值，根据模拟量角度值与边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，将目标角度值作为角度测量结果标注至数字图纸中。通过本发明能够有效提升角度检测的角度测量效率，保证工程设计图纸角度测量的可靠性。

Description

用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法。

背景技术

目前，多数企业开始了数字化转型，常常需要把以往旧的纸质资料转变为数字化的资料。而设计图纸数字化的转变过程中，常由于数字量与模拟量的差异，使得识别结果出现偏差。

相关技术中，数字化工程设计图纸中直线的角度测量往往都是采用角度测量仪进行人工测量，或者训练图像识别神经网络模型识别数字化工程设计图纸中直线的角度。

这种方式下，使用角度测量仪进行检测时，可能会出现漏测、测量不准确等不足，且耗费人工精力，无法达到满意的测量效果，而使用图像识别神经网络模型则无法有效应对工程图纸中多种复杂的场景，需大量数据建模，在角度测量过程中计算量过大也会影响测量效率。

发明内容

为了解决相关技术中数字化工程设计图纸角度测量效率较低的技术问题，本发明提供一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，所采用的技术方案具体如下：

本发明提出了一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，方法包括：

获取工程设计图纸的灰度图像，对所述灰度图像进行边缘检测，得到边缘图像；

对所述边缘图像进行链码标记处理，得到所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，根据所述第一链码表示，确定所述边缘图像中所述边缘轮廓所处象限，将所述边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，确定所述映射轮廓的第二链码表示与链码频率；

根据所述第二链码表示与所述链码频率，确定所述映射轮廓的模拟量角度值，根据所述模拟量角度值与所述边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，将所述目标角度值作为角度测量结果标注至数字图纸中。

进一步地，所述对所述边缘图像进行链码标记处理，得到所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，包括：

确定所述边缘图像的链码分布，根据所述链码分布，确定所述边缘轮廓的直线分割点；

采用链码编码对所述边缘轮廓中除去所述直线分割点的边缘像素点进行链码标记，得到所述链码编码的有序集合，将所述有序集合作为所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示。

进一步地，所述根据所述第一链码表示，确定所述边缘图像中所述边缘轮廓所处象限，包括：

确定所述第一链码表示的编码平均值，根据所述编码平均值的大小确定所述边缘轮廓所处象限。

进一步地，所述确定所述映射轮廓的第二链码表示与链码频率，包括：

确定所述映射轮廓的映射行数，遍历所述映射轮廓，获得所述映射行数下所述边缘像素点相对前列所述边缘像素点的映射链码编码值，得到所述映射链码编码值的映射集合，将所述映射集合作为所述第二链码表示；

确定所述第二链码表示中，所述映射链码编码值的数量与所述映射轮廓所处象限角度值的第一比值，将所述第一比值作为所述链码频率。

进一步地，所述映射链码编码值包括：第一编码值与第二编码值，所述第一编码值大于所述第二编码值，所述根据所述第二链码表示与所述链码频率，确定所述映射轮廓的模拟量角度值，包括：

确定所述第二链码表示中所述第一编码值的第一数量值；将所述第一数量值和所述链码频率的乘积作为所述映射轮廓的模拟量角度值。

进一步地，所述根据所述模拟量角度值与所述边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，包括：

确定所述边缘轮廓所处象限的象限角度值，将所述模拟量角度值与所述象限角度值的和值作为所述目标角度值。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，通过获取边缘图像，对边缘图像进行链码标记处理，能够使用链码技术实现对边缘图像中各边缘轮廓准确、完整的表示，由于链码技术能够遍历边缘图像中的每一条边缘轮廓，进而能够有效规避漏测、误测等现象的产生，由于是将边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，能够在同一象限下对多种不同象限的边缘轮廓进行角度分析，有效减少计算量，提升角度分析效率，由于是根据第二链码表示与链码频率，确定映射轮廓的模拟量角度值，能够遍历第二链码表示实现模拟量角度值的确定，能够有效提升模拟量角度值的准确性，且多数据统计的方式能够有效增强角度检测的适用范围，进而在根据模拟量角度值与边缘轮廓所处象限，得到目标角度值时，能够进一步保证目标角度值的准确性，保证数字化工程设计图纸角度测量的可靠性，本方案在对数字化工程设计图纸中直线角度进行测量时，采用统计链码变化的方式，有效减少角度检测过程中的数据计算量，能够在保证角度检测准确度的同时有效提升检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例所提供的用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法流程图；

图2为本发明一个实施例所提供的工程设计图纸原始图像示意图；

图3为本发明一个实施例所提供的边缘图像示意图；

图4为本发明一个实施例所提供的八方向Freeman链码示意图；

图5为本发明一个实施例所提供的第一种链码分布情况示意图；

图6为本发明一个实施例所提供的第二种链码分布情况示意图；

图7为本发明一个实施例所提供的第三种链码分布情况示意图；

图8为本发明一个实施例所提供的第四种链码分布情况示意图；

图9为本发明一个实施例所提供的第五种链码分布情况示意图；

图10为本发明一个实施例所提供的第六种链码分布情况示意图；

图11为本发明一个实施例所提供的特殊角度链码分布示意图；

图12为本发明一个实施例所提供的特定映射行数下的链码频率示意图；

图13为本发明一个实施例所提供的数字图纸标注示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法流程图，该方法包括：

S101：获取工程设计图纸的灰度图像，对灰度图像进行边缘检测，得到边缘图像。

本发明实施例中，可以使用工业相机在工程设计图纸的正上方进行拍摄，采集工程设计图纸的原始图像，而后对原始图像进行图像预处理。

在本发明的一些实施例中，图像预处理包括图像去噪处理、图像灰度化处理等。

可以理解的是，工程设计图纸在绘制过程中，可能会标注多种参数与辅助线，本发 明实施例可以使用形态学腐蚀的方式去除原始图像中的参数标注与辅助线。如图2所示，图 2为本发明一个实施例所提供的工程设计图纸原始图像示意图，由图2可知，工程设计图纸 中标注有多种参数与辅助线，可以选取大小为,值为1的核对图2的原始图像进行腐蚀 处理，经过形态学腐蚀操作与去噪处理，得到如图3所示边缘图像，图3为本发明一个实施例 所提供的边缘图像示意图，由图2与兔对比可知，形态学腐蚀操作与去噪处理可以有效去除 原始图像中辅助线与参数标注，当然，本发明还支持使用多种其他任意可能的实现方式去 除原始图像中辅助线与参数标注，对此不做限制。

经由图像预处理可以得到工程设计图纸的灰度图像，而后对灰度图像进行边缘检测处理，本发明实施例中，可以使用边缘检测算子Canny算子进行边缘检测处理，得到边缘图像，对此不做限制。

可以理解的是，边缘图像中包含多条边缘轮廓，每条边缘轮廓具有对应的斜率，将该直线与水平方向的夹角作为边缘轮廓的角度。

S102：对边缘图像进行链码标记处理，得到边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，根据第一链码表示，确定边缘图像中边缘轮廓所处象限，将边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，确定映射轮廓的第二链码表示与链码频率。

本发明实施例中，可以结合链码技术实现对边缘图像中边缘轮廓的链码标记，可以理解的是，对于不同角度的边缘轮廓，其链码分布情况是不同的，通过链码技术可以有效表示边缘图像中各边缘轮廓。

可选地，本发明实施例中，确定边缘图像的链码分布，根据链码分布，确定边缘轮廓的直线分割点；采用链码编码对边缘轮廓中除去直线分割点的边缘像素点进行链码标记，得到链码编码的有序集合，将有序集合作为边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示。

本发明实施例中，链码可以优选为八方向Freeman链码，如图4所示，图4为本发明一个实施例所提供的八方向Freeman链码示意图，当然，本发明还支持使用四方向Freeman链码等，对此不做限制。

其中，直线分割点，是边缘轮廓中的角点，可以从边缘轮廓的所有像素点中筛选出直线分割点，并将除直线分割点外的点作为边缘像素点。本发明实施例中，可以根据边缘轮廓中像素点周围的链码分布情况确定直线分割点，或者，还可以使用角点检测算法，根据计算确定边缘轮廓中的角点，并将角点作为直线分割点，对此不做限制。

在本发明的一些实施例中，以待测像素点为中点，设置的滑窗对该待测像素 点进行链码分布情况分析，通过八方向Freeman链码编码的方向，一条边缘轮廓中待测像素 点的链码分布情况可以包含图5-图10所示的六种情况，图5为本发明一个实施例所提供的 第一种链码分布情况示意图，图6为本发明一个实施例所提供的第二种链码分布情况示意 图，图7为本发明一个实施例所提供的第三种链码分布情况示意图，图8为本发明一个实施 例所提供的第四种链码分布情况示意图，图9为本发明一个实施例所提供的第五种链码分 布情况示意图，图10为本发明一个实施例所提供的第六种链码分布情况示意图，如图5与图 6所示，表示待测像素点链码分布角度为0°或180°；图7表示待测像素点链码分布角度为锐 角，图8 和图9表示待测像素点链码分布角度为直角；图10表示待测像素点链码分布角度为 钝角。图11为本发明一个实施例所提供的特殊角度链码分布示意图，结合图11，根据八方向 Freeman链码编码分别对0°、30°、45°、60°、90°直线的链码进行分析，可以得到0°边缘轮廓 的链码表示可以为（000000000000），即该边缘轮廓的待测像素点链码分布角度为0°或 180°，因此图5中表示的待测像素点的链码分布情况符合边缘轮廓的链码表示，图5中的待 测像素点不作为直线分割点；根据图11所示，30°边缘轮廓的链码分布可以表示为 （101101101101），待测像素点的链码分布角度为钝角，因此图10所示的待测像素点的链码 分布情况符合边缘轮廓的链码表示，图10中的待测像素点不作为直线分割点；45°边缘轮廓 的链码分布可以表示为（111111111111），45°边缘轮廓的待测像素点的链码分布角度为0° 或180°，故如图6所示的待测像素点不作为直线分割点；60°边缘轮廓的链码分布可以表示 为（112112112112），60°边缘轮廓同30°边缘轮廓一样，待测像素点的链码分布为钝角；90° 边缘轮廓的链码分布一致，可以表示为（222222222222），因此90°边缘轮廓同0°边缘轮廓一 样，其待测像素点不作为直线分割点。图11通过对特殊角度直线的链码分布分析可知，链码 分布情况仅包含0°、180°和钝角的情况，也即是说，如图7、图8，以及图9所示的情况均无法 表示边缘像素点的链码分布情况，将图7、图8，以及图9所示的待测像素点作为直线分割点， 而图5、图6，以及图10所示的待测像素点能够表示待测像素点的链码分布情况，将图5、图6， 以及图10所示的待测像素点作为边缘像素点。

本发明实施例中，边缘轮廓的第一链码表示，可以具体例如为根据八方向Freeman链码对边缘轮廓的边缘像素点进行链码编码所得到的链码编码的有序集合，如边缘轮廓为30°直线的第一链码表示可以为（101101101101），边缘轮廓为60°直线的第一链码表示可以为（112112112112），八方向Freeman链码为本领域技术人员所熟知的技术手段，对此不做限制。

本发明实施例中，由于使用八方向Freeman链码，则可以将图像的角度分为八个象限，每个象限包含45°的角度值。

优选地，可以确定第一链码表示的编码平均值，根据编码平均值的大小确定边缘轮廓所处象限。

由于边缘轮廓的Freeman链码编码为有限长的有序集合，则可以计算有序集合中所有链码编码的编码平均值，根据链码编码的编码平均值确定边缘轮廓所处象限，举例而言，边缘轮廓的链码编码为（112112112112）时，则可以计算所有链码编码的编码平均值为1.3，由于1.3大于1小于2，则根据八方向Freeman链码可以表示该边缘轮廓在45°-90°的象限内。

本发明实施例中，由于不同象限内对于角度的测量方式基本相同，则可以将其他象限内的边缘轮廓映射至0°-45°的象限内，得到映射轮廓，以提升角度检测效率，举例而言，可以将边缘轮廓为60°直线的链码编码为（112112112112）映射至0°-45°的象限内，有序集合中所有的链码编码减去1，则可以表示为（001001001001），而该映射后的链码编码所表示的轮廓，即是60°直线的映射轮廓。

当然，本发明实施例还支持将边缘轮廓映射至任意象限内，以便于映射轮廓的表示，可以根据实际测量场景进行映射切换，对此不做限制。

进一步地，本发明实施例中，确定映射轮廓的第二链码表示与链码频率，包括：确定映射轮廓的映射行数，遍历映射轮廓，获得映射行数下边缘像素点相对前列边缘像素点的映射链码编码值，得到映射链码编码值的映射集合，将映射集合作为第二链码表示；确定第二链码表示的过程中，映射链码编码值的数量与映射轮廓所处象限角度值的第一比值，将第一比值作为链码频率。

可以理解的是，由于本发明实施例使用八方向Freeman链码进行象限划分，也即每个象限中所对应的象限角度值均为45°，可以设置映射轮廓所处象限为0°-45°的象限，也即是说，映射轮廓内的映射链码编码值有0和1两种情况，也即是说，第二链码表示可以表示为由0和1组成的有序集合。

本发明实施例中，不同角度所对应的链码编码长度可能不同，即使为相同的角度，根据映射轮廓长度的差异，其链码编码长度也会发生变化，因此，可以遍历映射轮廓，得到边缘图像中所有映射轮廓的第二链码表示。

根据八方向Freeman链码规则可知，链码编码为0时，表示该列边缘像素点较前列边缘像素点处于水平界面，链码编码为1时，表示该列边缘像素点较前列边缘像素点产生角度偏移，则可以结合映射行数，确定在映射行数下映射链码编码值的集合中1的数量与映射轮廓角度间的对应关系，将对应关系作为映射轮廓的链码频率。举例而言，如图12所示，图12为本发明一个实施例所提供的特定映射行数下的链码频率示意图，根据特定映射行数下映射链码编码值的集合中1的数量，设置不同的映射轮廓的角度值。当然，本发明实施例中，根据映射行数发生变化，其链码频率也会产生变化，具体情况可以根据实际角度测量过程中映射轮廓的大小进行动态处理，对此不做限制。

S103：根据第二链码表示与链码频率，确定映射轮廓的模拟量角度值，根据模拟量角度值与边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，将目标角度值作为角度测量结果标注至数字图纸中。

本发明实施例中，映射链码编码值包括：第一编码值与第二编码值，第一编码值大于第二编码值，根据第二链码表示与链码频率，确定映射轮廓的模拟量角度值，包括确定第二链码表示中第一编码值的第一数量值；将第一数量值和链码频率的乘积作为映射轮廓的模拟量角度值。

可以理解的是，在八方向Freeman链码中，不同的象限链码编码值会产生一定的变化，例如在0°-45°的象限内其链码编码值为0与1，在45°-90°的象限内其链码编码值为1与2，也即是说，可以将映射轮廓的映射链码编码值统称为第一编码值与第二编码值，若映射轮廓所处象限为0°-45°的象限，则第一编码值为1，第二编码值为0，若映射轮廓所处象限为45°-90°的象限，则第一编码值为2，第二编码值为1。

其中，第一数量值，是第二链码表示中映射链码编码值为第一编码值的数量，结合图12，在映射链码编码值的集合为（000000000000）时，第一数量值为0，在链码编码值的集合为（111111111111）时，第一数量值为12。

本发明实施例中，可以由第二链码表示确定映射链码编码值的数量，根据映射链码编码值的数量确定链码频率，并识别映射链码编码中第一编码值的第一数量值，根据链码频率和第一数量值的乘积计算模拟量角度值，若使用八方向Freeman链码进行编码，则使用模拟量角度值计算公式获得模拟量角度值，模拟量角度值计算公式如下式所示：

式中，表示模拟量角度值，表示映射行数，表示映射链码编码值的数量，表示链码频率，表示第一数量值。

如上式模拟量角度值计算公式，表示链码频率，也即在第二链码表示中每增加 或减少一个第一编码值，对应角度的变化量，因第一数量值为第二链码表示中映射链码编 码值为第一编码值的数量，链码频率与第一数量值相乘，则可以得到模拟量角度值。

可以理解的是，第一数量值能够直接影响映射轮廓的模拟量角度值，结合图12，在映射行数为13行时，第一数量值每增加1，则对应的模拟量角度值增加3.75°。

当然，在本发明的另一些实施例中，也可以通过映射轮廓的映射列数进行角度分析，通过映射轮廓的映射列数计算模拟量角度值的方式与通过映射轮廓的映射行数计算模拟量角度值的方式相同，在此不作赘述。

优选地，本发明实施例中，可以确定边缘轮廓所处象限的象限角度值，将模拟量角度值与象限角度值的和值作为目标角度值。

其中，象限角度值，是象限内最小的角度值，如在45°-90°的象限内，其象限角度值为45°，在0°-45°的象限，其象限角度值为0°，对此不做赘述。

本发明实施例中，模拟量角度值为映射轮廓在其所处象限内的角度值，与边缘轮廓所处象限的象限角度值之和，可以作为目标角度值。

举例而言，如果映射轮廓的模拟量角度值为30°，且边缘轮廓处于45°-90°的象限内，则象限角度值为45°，该边缘轮廓目标角度值为75°。

本发明实施例中，将目标角度值作为角度测量结果标注至数字图纸中，如图13所示，图13为本发明一个实施例所提供的数字图纸标注示意图，通过将目标角度值标注至数字图纸中，能够便于相关工作人员对角度进行审核与查验，用于识别数字化后导致的误差和错误。

本实施例中，通过获取边缘图像，对边缘图像进行链码标记处理，能够使用链码技术实现对边缘图像中各边缘轮廓准确、完整的表示，由于链码技术能够遍历边缘图像中的每一条边缘轮廓，进而能够有效规避漏测、误测等现象的产生，由于是将边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，能够在同一象限下对多种不同象限的边缘轮廓进行角度分析，有效减少计算量，提升角度分析效率，由于是根据第二链码表示与链码频率，确定映射轮廓的模拟量角度值，能够遍历第二链码表示实现模拟量角度值的确定，能够有效提升模拟量角度值的可靠性与准确性，且多数据统计的方式能够有效增强角度检测的适用范围，进而在根据模拟量角度值与边缘轮廓所处象限，得到目标角度值时，能够进一步保证目标角度值的准确性，保证数字化工程设计图纸角度测量的可靠性，本方案在对数字化工程设计图纸中直线角度进行测量时，采用统计链码变化的方式，有效减少角度检测过程中的数据计算量，能够在保证角度检测准确度的同时有效提升检测效率。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

Claims (2)

1.一种用于工厂数字化的数字图纸角度测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取工程设计图纸的灰度图像，对所述灰度图像进行边缘检测，得到边缘图像，其中，所述边缘图像包括除去参数标注和辅助线之外的边缘轮廓；

对所述边缘图像进行链码标记处理，得到所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，根据所述第一链码表示，确定所述边缘图像中所述边缘轮廓所处象限，将所述边缘轮廓映射至同一象限中，得到映射轮廓，确定所述映射轮廓的第二链码表示与链码频率，其中，所述链码为Freeman链码；

根据所述第二链码表示与所述链码频率，确定所述映射轮廓的模拟量角度值，根据所述模拟量角度值与所述边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，将所述目标角度值作为角度测量结果标注至数字图纸中，其中，基于八方向Freeman链码进行象限划分，每个象限中所对应的象限角度值为45°；

所述对所述边缘图像进行链码标记处理，得到所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示，包括：

采用链码编码确定所述边缘图像的链码分布，根据所述链码分布，确定所述边缘轮廓的直线分割点；

对所述边缘轮廓中除去所述直线分割点的边缘像素点进行链码标记，得到所述链码编码的有序集合，将所述有序集合作为所述边缘图像中边缘轮廓的第一链码表示；

所述根据所述第一链码表示，确定所述边缘图像中所述边缘轮廓所处象限，包括：

确定所述第一链码表示的编码平均值，根据所述编码平均值的大小确定所述边缘轮廓所处象限；

所述确定所述映射轮廓的第二链码表示与链码频率，包括：

确定所述映射轮廓的映射行数，遍历所述映射轮廓，获得所述映射行数下所述边缘像素点相对前列所述边缘像素点的映射链码编码值，得到所述映射链码编码值的映射集合，将所述映射集合作为所述第二链码表示，其中，所述映射轮廓为直线轮廓，所述映射行数为预设的映射链码编码值的数量，前列所述边缘像素点在映射轮廓上前一列的边缘像素点；

确定所述第二链码表示中，所述映射链码编码值的数量与所述映射轮廓所处象限角度值的第一比值，将所述第一比值作为所述链码频率；

所述映射链码编码值包括：第一编码值与第二编码值，所述第一编码值大于所述第二编码值，所述根据所述第二链码表示与所述链码频率，确定所述映射轮廓的模拟量角度值，包括：

确定所述第二链码表示中所述第一编码值的第一数量值；将所述第一数量值和所述链码频率的乘积作为所述映射轮廓的模拟量角度值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟量角度值与所述边缘轮廓所处象限，得到目标角度值，包括：

确定所述边缘轮廓所处象限的象限角度值，将所述模拟量角度值与所述象限角度值的和值作为所述目标角度值。