CN1493847A

CN1493847A - 微孔自动测量方法及装置

Info

Publication number: CN1493847A
Application number: CNA021377421A
Authority: CN
Inventors: 袁旭军; 林劲松; 孟伟平; 贾嘉
Original assignee: Shanghai zhengji electromechanical co Ltd; University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: Shanghai zhengji electromechanical co Ltd; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-05
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: CN1200250C

Abstract

本发明涉及一种微孔自动测量方法及装置，方法步骤是：CCD摄像头将微孔通过显微镜放大后的图像输入计算机；用面积法对微孔图像进行滤波，找到最大象素数所对应的微孔；将微孔边界点坐标存入链表，计算得到微孔的中心点坐标，寻找0～180度方向上的孔径极大值，选取最大，最小值，得孔径平均值及圆度误差。装置由显微镜平台、光源、载物台、微孔及载波片、物镜、CCD摄像头、计算机主机、显示器组成，本发明优点是结构简单，抗噪声能力强，自动化程度高，提高了测量速度与精度。

Description

微孔自动测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种通过数字图像处理技术实现的微孔自动测量方法及装置，可用于微孔孔径的自动测量，如用作空间滤波器的微孔测量。

技术领域

目前，实现对微孔测量的方法有多种，传统方法是操作者通过工具显微镜观察微孔的放大图像，利用人工进行测量。这种方法有效率低，精度不足，稳定性差等缺点；也有采用CCD摄像头，用它将放大后的微孔图像通过图像采集电路输入到计算机中，通过手工鼠标划线或刻度尺等方法确定微孔孔径的起始点和终止点位置，进而计算得到微孔孔径，这种方法虽然提高了测量精度，但它仍未实现自动测量功能，存在着操作繁琐，效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种可以有效地减少微孔周围的椒盐噪声对测量精度的影响，采用数字图像处理技术实现对微孔孔径自动测量方法及装置。

本发明的微孔自动测量方法的步骤是：

1、CCD摄像头将物体上的微孔通过显微镜放大后的图像输入计算机；

2、采用面积法对微孔图像进行滤波，面积法根据所测微孔与周围的椒盐噪声相比，其面积为最大这一特征，寻找二值化微孔图像中所有封闭图形的边界点，统计各个点的边界所包含的象素个数，找到最大象素数所对应的点即为微孔；

3、然后将微孔边界点坐标存入链表，计算得到微孔的中心点坐标，以该中心点为基准寻找0度～180度方向上的孔径极大值，再从这些孔径值中选取最大，最小值，对二者取均值即可得微孔孔径平均值，两者之差得二分之一即为圆度误差。

为实现上述方法而设计的微孔自动测量装置由显微镜平台、光源、载物台、微孔及载波片、物镜、CCD摄像头、计算机主机、显示器组成，显微镜平台上置有光源，光源上方置有载物台，CCD摄像头下方的物镜对准载物台上的微孔及载波片，CCD摄像头的输出端与计算机主机连接，显示器和计算机主机相连接。本发明的测量范围为：7μm～400μm，所测参数为：最大直径，最小直径，平均直径，面积，圆度。所测结果可同时显示在计算机屏幕或打印输出。本发明采用显微镜，CCD摄像头和计算机实现微孔的自动测量，它克服了传统方法所带来的缺点，并具有结构简单，抗噪声能力强，自动化程度高等特点，降低了操作复杂度，提高了测量速度与精度。

附图说明

图1为微孔自动测量装置示意图。

具体实施方式

本发明实施例结合附图作进一步说明说明。

由图1所示，微孔自动测量装置由显微镜平台1、光源2、载物台3、微孔及载波片4、物镜5、CCD摄像头6、计算机主机7、显示器8组成，显微镜平台1上置有光源2，光源2上方置有载物台3，CCD摄像头6下方的物镜5对准载物台3上的微孔及载波片4，CCD摄像头6的输出端与计算机主机7连接，显示器8和计算机主机7相连接。

本发明的方法具体实施如下：

1.微孔图像二值化

对微孔图像进行处理，首先要将其进行二值化，这样才能进行后续的数字图像处理。计算机读取由黑白CCD摄像头拍摄的微孔放大图像，通过调整显微镜光源的光照强度，使得微孔区域的灰度值为白色(255)，由此可简单提取出微孔(包括一些干扰点)的边界，与直方图取阈值法进行边缘检测相比，该方法针对微孔本身的特点，具有算法简单，易于实现，运算速度快等特点，二值化后图像中的微孔和干扰点区域的灰度值为255，其余部分(背景)的灰度值为0。

2.搜索区域边界点，面积法滤除干扰点

要计算微孔的直径，必须确定微孔的边界点，也就是要搜索目标区域的边界点，因此这里建立了存放边界点特征参数的链表，链表中的每个节点存放边界点的横、纵坐标和标志位。

1)扫描所有区域(微孔及干扰点)的边界点并存入主链表head对二值化后的微孔图像进行扫描，若象素灰度值发生255到0或0到255的跃变，同时未置标志位，则认为该象素点是未提取的边界点，并将其存入主链表head。

2)通过8方向邻域搜索，分离各个封闭区域的边界点首先读取主链表head中存放边界点的第一个节点，将其存入子链表head1，并以此边界点为中心搜索主链表head中属于其8方向邻域的边界点，搜索方向依次为：135°，90°，45°，180°，0°，225°，270°，315°，通过这种有序搜索，避免了可能出现的重复搜索的情况。若搜索到该边界点的某方向上的邻域点，则将该邻域点加入子链表head1中，并继续遍历主链表head，搜索其它方向上的邻域点，直至主链表head的末尾，则移动子链表head1上的指针指向下一个节点，再以该点为中心重新开始遍历主链表head，寻找该边界点的8方向邻域点，并将邻域点存入子链表head1中。在遍历子链表head1的所有节点后，表明已将主链表head中属于某一区域的所有边界点提取出来，组成了子链表head1。

3)面积法滤除干扰点

首先建立子链表head2，用于存放面积最大的区域(微孔)的边界点，子链表head2初始化为搜索到的第一个区域的边界点集合，计算比较head1与head2中边界点所围区域的面积，将拥有最大面积的边界点集合存入子链表head2中，最后即可得微孔区域的边界点集合。边界点所围区域的面积近似以区域所围的象素数表示。

3.计算微孔的直径

由于微孔的形状并非规则的圆，其直径计算公式不能由圆的面积公式推得，所以采用如下方法计算微孔的直径：

由微孔的边界点坐标计算微孔的中心点坐标(X，Y)，其中

X = Σ_{i = 0}^{N - 1} x_{i} / N,

Y = Σ_{i = 0}^{N - 1} y_{i} / N,

以(X，Y)为基准中心进行0°～180°方向搜索，寻找各个方向上的边界点间距离的最大值，以45°方向为例，用斜率为45°的直线从(X，Y)开始，水平和垂直搜索微孔边界，寻找该方向上微孔边界点间距离的最大值，由0°～180°方向上微孔边界点间距最大值组成的集合可得：

最大直径：D_max＝{D_0max，D_1max，D_2max，...，D_179max，D_180max}

最小直径：D_min＝{D_0max，D_1max，D_2max，...，D_179max，D_180max}

则微孔的平均直径为：

D_{average} = \frac{D \max + D \min}{2}

微孔的圆度为：

\frac{D \max - D \min}{2}

Claims

1、一种微孔自动测量方法，其特征在于，方法步骤为：

(1)CCD摄像头将物体上的微孔通过显微镜放大后的图像输入计算机；

(2)采用面积法对微孔图像进行滤波，根据所测微孔与周围的椒盐噪声相比，其面积为最大这一特征，寻找二值化微孔图像中所有封闭图形的边界点，统计各个点的边界所包含的象素个数，找到最大象素数所对应的点即为微孔；

(3)将微孔边界点坐标存入链表，计算得到微孔的中心点坐标，以该中心点为基准寻找0度～180度方向上的孔径极大值，再从这些孔径值中选取最大，最小值，对二者取均值即可得微孔孔径平均值，两者之差的二分之一即为圆度误差。

2、实现上述方法的微孔自动测量装置，其特征在于，它由显微镜平台(1)、光源(2)、载物台(3)、微孔及载波片(4)、物镜(5)、CCD摄像头(6)、计算机主机(7)、显示器(8)组成，显微镜平台(1)上置有光源(2)，光源(2)上方置有载物台(3)，CCD摄像头(6)下方的物镜(5)对准载物台(3)上的微孔及载波片(4)，CCD摄像头(6)的输出端与计算机主机(7)连接，显示器(8)和计算机主机(7)相连接。