TW201327415A - 尋線過濾系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種尋線過濾系統及方法,包括:以邊界點點雲所擬合的直線為基準直線,確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點;判斷拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於預設的過濾閥值,以及當大於過濾閥值時,利用拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲;從分割後的兩組邊界點點雲所擬合的兩條直線中重新確定一條為基準直線,並確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點,返回判斷步驟;當所確定的拐點到其對應的基準直線的垂直距離不大於過濾閥值時,以所確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾。

Description

尋線過濾系統及方法
本發明涉及一種影像量測系統及方法,尤其涉及一種量測工具在量測線時的尋線過濾系統及方法。
目前,利用影像量測軟體在對待測工件進行量測時,在量測線時通常會使用自動尋線工具,該尋線工具能在指定區域內自動搜尋邊界點點雲,並能將點雲擬合成一條線。但是在實際量測過程中,待測工件的邊界很可能為非理想狀態,常出現很多毛刺,凹凸區域或拐角。而自動尋線工具在量測過程中很容易取到一些不該取的雜點,例如擬合出的線和用戶想要量測的線不符合,無法智慧地過濾掉這些雜點,導致對量測結果產生影響。
鑒於以上內容,有必要提供一種尋線過濾系統及方法,可對需要擬合的邊界點點雲進行多次過濾處理,過濾掉不符合要求的邊界點,並利用過濾後的邊界點點雲重新進行擬合。
一種尋線過濾系統,運行於電腦中,該系統包括:計算模組,用於當將邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線所對應的投影點,以及各邊界點到該基準直線的垂直距離;確定模組,用於對投影點進行排序,以確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點;判斷模組,用於判斷所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於一預設的過濾閥值;分割模組,用於當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離大於預設的過濾閥值時,利用該拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲;所述的確定模組,還用於將所述分割後的兩組邊界點點雲擬合成兩條直線,並從該兩條直線中重新確定一條直線為基準直線,以及確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點;過濾步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離不大於預設的過濾閥值時,以該所確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾,將到該基準直線的圖元距離大於一預設的距離閥值的邊界點全部刪除,得到過濾後的邊界點點雲。
一種尋線過濾方法,應用於電腦中,該方法包括:計算步驟:當將邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線所對應的投影點,以及各邊界點到該基準直線的垂直距離;確定步驟一:對投影點進行排序,以確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點;判斷步驟:判斷所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於一預設的過濾閥值;分割步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離大於預設的過濾閥值時,利用該拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲;確定步驟二:將所述分割後的兩組邊界點點雲擬合成兩條直線,並從該兩條直線中重新確定一條直線為基準直線,以及確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點,並以該重新確定的基準直線以及所確定的拐點返回執行判斷步驟;過濾步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離不大於預設的過濾閥值時,以該確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾,將到該基準直線的圖元距離大於一預設的距離閥值的邊界點全部刪除,得到過濾後的邊界點點雲。
相較於習知技術,本發明所述的尋線過濾系統及方法,可自動對需要擬合的邊界點點雲進行多次過濾處理,過濾掉不符合預設要求的邊界點,並將過濾後的邊界點點雲發送至量測工具中的尋線工具進行擬合,確保了尋線工具在尋線時的正確性,也提高了量測工具的量測精度。
如圖1所示,是本發明尋線過濾系統較佳實施例的架構示意圖。所述的尋線過濾系統10運行於電腦1上。所述的電腦1還包括量測工具20、儲存裝置30以及處理器40。所述的量測工具20用於對待測工件的點雲資料進行資料處理,例如,將離散的點擬合並創建成線、面、圓、圓柱或球等特徵元素。該量測工具20包括尋線工具,該尋線工具可在指定的區域內自動搜尋邊界點點雲,並能將搜尋到的邊界點點雲擬合成線。在使用尋線工具之前,需要設置尋線工具尋線的寬度、尋點方向、尋點間隔、距離閥值以及拐點的過濾閥值等參數。在本較佳實施例中,該尋線工具利用最小二乘法進行線擬合。所述的儲存裝置30用於儲存電腦1的各類資料,例如待測工件的點雲資料等。
如圖2所示,是本發明尋線過濾系統較佳實施例的功能模組圖。所述的尋線過濾系統10包括計算模組100、確定模組101、第一判斷模組102、分割模組103、第二判斷模組104、過濾模組105以及命令模組106。以上各模組均以軟體程式或指令的形式安裝在電腦1的儲存裝置30中或固化於該電腦1的作業系統中,並由該電腦1的處理器40所執行。本發明所稱的模組是完成一特定功能的程式段,比程式更適合於描述軟體在電腦1中的執行過程。以下結合圖3至圖4對尋線過濾系統10中的各功能模組進行詳細說明。
如圖3所示,是本發明尋線過濾方法較佳實施例的流程圖。
步驟S10,當利用量測工具20中的尋線工具將預定的邊界點點雲擬合成直線時,所述的計算模組100確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線所對應的投影點,以及各邊界點到該基準直線的垂直距離,由於邊界點可能位於基準直線的兩側,因此該垂直距離有正負之分。在本較佳實施例中,所述距離的單位以圖元(pixel)表示。
步驟S11,所述的確定模組101對投影點進行排序,以確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點。所述的確定模組101透過取該基準直線上的一點為基準點,計算各投影點到該基準點的距離(有正負之分),根據該求得的距離大小,對投影點排序。所述確定模組101所確定的拐點需滿足三個條件:第一,該拐點不能是邊界點點雲中的開始點或結束點,即該拐點對應的投影點與所述基準點的距離不能為最大,也不能為最小;第二,該拐點與邊界點點雲的開始點及結束點分別位於基準直線的兩側,即,當邊界點點雲中的開始點及結束點到基準直線的垂直距離為正時,該拐點到基準直線的垂直距離為負,以及當該開始點及結束點到基準直線的垂直距離為負時,該拐點到基準直線的垂直距離為正。應說明的是,在本較佳實施例中,由於尋線工具受量測方式、尋線工具尋點方向與尋線工具的寬度的影響,所述的開始點與結束點是在垂直直線的同側;第三,以該基準直線為分割線,在和該拐點位於基準直線同側的其他邊界點中,該拐點到基準直線的垂直距離最大。應說明的是,所述的確定拐點的目的是為了確定所述邊界點點雲所擬合的線的大致方位,並以該擬合的線所在的方位對邊界點點雲進行雜點過濾,以保證量測線時的準確性。
如圖4A所示,邊界點點雲SN1可以擬合成直線LN1,SN1上的邊界點投影於該基準直線LN1上所對應的投影點如圖所示(僅畫出了部分投影點),P點為基準點,根據拐點的條件,所述的確定模組101確定出該SN1中的拐點如圖4A中箭頭所指示的點所示。
步驟S12,所述的第一判斷模組102判斷所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於一預設的過濾閥值,例如,10 pixels,當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離大於一預設的過濾閥值時,進入步驟S13,當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離不大於預設的過濾閥值時,進入步驟S18。
步驟S13,所述的分割模組103利用該拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲,例如A組和B組。
步驟S14,所述的第二判斷模組104判斷分割後的兩組邊界點點雲中是否有點雲數量小於一個預設的數量閥值(例如2個),如果分割後的一組(如A組)邊界點點雲的數量小於該預設的數量閥值時,進入步驟S15,如果分割後的兩組邊界點點雲的數量都不小於該預設的數量閥值時,進入步驟S16。在本較佳實施例中,只包括兩種情況:一種是有一組邊界點點雲的數量小於預設的數量閥值,另一種情況是兩組邊界點點雲的數量都不小於預設的數量閥值。
步驟S15,所述的過濾模組105將點雲數量小於所述預設的數量閥值的一組(如A組)邊界點點雲過濾掉,以點雲數量不小於數量閥值的邊界點點雲(如B組中的邊界點點雲)為過濾後的邊界點點雲,然後流程進入步驟S19。
步驟S16,所述的命令模組106將分割後的兩組邊界點點雲發送給量測工具20中的尋線工具,以將其擬合成兩條直線。
步驟S17,所述的確定模組101從上述擬合的兩條直線中重新確定一條直線為基準直線,以及確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點,然後流程返回步驟S12,於步驟S12中以該重新確定的基準直線以及與該基準直線對應的拐點為判斷條件,重複執行步驟S12後的各步驟。
於此步驟S17中,所述確定模組101透過下述方法重新確定一條基準直線:計算兩組邊界點點雲中所有邊界點分別到所擬合的兩條直線的垂直距離;從計算出的垂直距離中找出分別到兩條直線的最大垂直距離,即共找到兩個最大垂直距離值;將該兩個最大垂直距離值進行比對,以值較小的最大垂直距離值對應的邊界點點雲所擬合出的直線作為重新確定的基準直線。所述確定模組101確認出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點,該拐點的確定方法同步驟S11中所述的方法,在此不再重複說明。
結合圖4B所示,當拐點到基準直線的垂直距離大於預設的過濾閥值,所述的邊界點點雲SN1被該拐點分割為邊界點點雲SN2與SN3,透過量測工具20中的尋線工具將其分別擬合成直線LN2與直線LN3,所述的確定模組101計算得到邊界點點雲SN1中所有邊界點到LN2的距離中S2為最大距離,得到邊界點點雲SN1中所有邊界點到LN3的距離中S3為最大距離,當確定S3大於S2時,所述確定模組101重新確定的基準直線為LN2,並利用步驟S11中的方法重新確定出擬合成該直線LN2的邊界點點雲SN2中的拐點。
步驟S18,所述的過濾模組105以所確定的基準直線所示的方向為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾,得到過濾後的邊界點點雲。所述的過濾模組105利用一預設的距離閥值,例如1 pixel,將到所確定的基準直線的距離中大於距離閥值的邊界點全部刪除。在本較佳實施例中,所述確定的基準直線可以指所有邊界點點雲所擬合的基準直線;也可以指以分割後的邊界點點雲所擬合的直線所重新確定的基準直線。
步驟S19,所述的命令模組106將剩餘的過濾後的邊界點點雲發送至量測工具20中,透過該量測工具20中的尋線工具重新進行擬合。
綜上所述,本發明符合發明專利要件,爰依法提出專利申請。惟,以上所述者僅爲本發明之較佳實施方式,本發明之範圍並不以上述實施方式爲限,舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1...電腦
10...尋線過濾系統
20...量測工具
30...儲存裝置
40...處理器
100...計算模組
101...確定模組
102...第一判斷模組
103...分割模組
104...第二判斷模組
105...過濾模組
106...命令模組
S10...當利用尋線工具將預定的邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線的投影點以及各邊界點到該基準直線的距離
S11...將上述所有的投影點排序,並確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點
S12...拐點到基準直線的距離是否大於一預設的過濾閥值
S13...利用該拐點將邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲
S14...分割後的兩組邊界點點雲中是否有點雲數量小於數量閥值的
S15...過濾掉點雲數量小於數量閥值的邊界點點雲
S16...命令尋線工具將分割後兩組邊界點點雲擬合成兩條直線
S17...從兩條直線中重新確定一條基準直線並確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點
S18...以所確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點點雲進行距離過濾
S19...將剩餘的過濾後的邊界點點雲發送至尋線工具重新擬合
圖1是本發明尋線過濾系統較佳實施例的運行環境示意圖。
圖2是圖1中尋線過濾系統較佳實施例的功能模組圖。
圖3是本發明尋線過濾方法較佳實施例的流程圖。
圖4(包括圖4A與圖4B)是本發明確認拐點的示意圖。
S10...當利用尋線工具將預定的邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線的投影點以及各邊界點到該基準直線的距離
S11...將上述所有的投影點排序,並確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點
S12...拐點到基準直線的距離是否大於一預設的過濾閥值
S13...利用該拐點將邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲
S14...分割後的兩組邊界點點雲中是否有點雲數量小於數量閥值的
S15...過濾掉點雲數量小於數量閥值的邊界點點雲
S16...命令尋線工具將分割後兩組邊界點點雲擬合成兩條直線
S17...從兩條直線中重新確定一條基率直線並確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點
S18...以所確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點點雲進行距離過濾
S19...將剩餘的過濾後的邊界點點雲發送至尋線工具重新擬合

Claims (10)

  1. 一種尋線過濾方法,該方法包括:
    計算步驟:當將邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線所對應的投影點,以及各邊界點到該基準直線的垂直距離;
    確定步驟一:對投影點進行排序,以確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點;
    判斷步驟:判斷所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於一預設的過濾閥值;
    分割步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離大於預設的過濾閥值時,利用該拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲;
    確定步驟二:將所述分割後的兩組邊界點點雲擬合成兩條直線,並從該兩條直線中重新確定一條直線為基準直線,以及確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點,並以該重新確定的基準直線以及所確定的拐點返回執行判斷步驟;及
    過濾步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離不大於預設的過濾閥值時,以該確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾,將到該基準直線的圖元距離大於一預設的距離閥值的邊界點全部刪除,得到過濾後的邊界點點雲。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之尋線過濾方法,該方法還包括:
    若分割後的兩組邊界點點雲中有一組邊界點點雲的數量小於所述預設的數量閥值時,將點雲數量小於預設的數量閥值的邊界點點雲過濾掉,以點雲數量不小於數量閥值的邊界點點雲作為過濾後的邊界點點雲。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之尋線過濾方法,所述確定步驟一中對投影點進行排序的步驟包括:
    取基準直線上的一點為基準點;
    計算各投影點到該基準點的距離,該距離有正負之分;及
    根據該所求得的距離大小,對投影點排序。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之尋線過濾方法,所述確定步驟一中所確定的拐點要滿足三個條件:第一,該拐點對應的投影點與所述基準點的距離不能為最大,也不能為最小;第二,當邊界點點雲中的開始點及結束點到基準直線的垂直距離為正時,該拐點到基準直線的垂直距離為負,以及當該開始點及結束點到基準直線的垂直距離為負時,該拐點到基準直線的垂直距離為正;第三,在和該拐點位於基準直線同側的其他邊界點中,該拐點到基準直線的垂直距離最大。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之尋線過濾方法,所述確定步驟二中從該兩條直線中重新確定一條直線為基準直線的步驟包括:
    計算兩組邊界點點雲中所有邊界點分別到所擬合的兩條直線的垂直距離;
    找出距離各直線的一個最大垂直距離值;及
    將該找到的兩個最大垂直距離值進行比對,以值較小的最大垂直距離值對應的直線作為基準直線。
  6. 一種尋線過濾系統,該系統包括:
    計算模組,用於當將邊界點點雲擬合成直線時,確定該直線為基準直線,計算各邊界點投影於該基準直線所對應的投影點,以及各邊界點到該基準直線的垂直距離;
    確定模組,用於對投影點進行排序,以確定出擬合該基準直線的邊界點點雲上的拐點;
    判斷模組,用於判斷所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離是否大於一預設的過濾閥值;
    分割模組,用於當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離大於預設的過濾閥值時,利用該拐點將擬合該基準直線的邊界點點雲分割成兩組邊界點點雲;
    所述的確定模組,還用於將所述分割後的兩組邊界點點雲擬合成兩條直線,並從該兩條直線中重新確定一條直線為基準直線,以及確定出擬合該重新確定的基準直線的邊界點點雲上的拐點;
    過濾步驟:當所確定的拐點到所確定的基準直線的垂直距離不大於預設的過濾閥值時,以該所確定的基準直線為基準方向,對所有邊界點進行距離過濾,將到該基準直線的圖元距離大於一預設的距離閥值的邊界點全部刪除,得到過濾後的邊界點點雲。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之尋線過濾系統,所述的過濾模組還用於當分割後的兩組邊界點點雲中有一組邊界點點雲的數量小於所述預設的數量閥值時,將點雲數量小於預設的數量閥值的邊界點點雲過濾掉,以點雲數量不小於數量閥值的邊界點點雲作為過濾後的邊界點點雲。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之尋線過濾系統,所述的確定模組透過下列步驟對投影點排序:
    取基準直線上的一點為基準點;
    計算各投影點到該基準點的距離,該距離有正負之分;及
    根據該所求得的距離大小,對投影點排序。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之尋線過濾系統,所述確定模組所確定的拐點要滿足三個條件:第一,該拐點對應的投影點與所述基準點的距離不能為最大,也不能為最小;第二,當邊界點點雲中的開始點及結束點到基準直線的垂直距離為正時,該拐點到基準直線的垂直距離為負,以及當該開始點及結束點到基準直線的垂直距離為負時,該拐點到基準直線的垂直距離為正;第三,在和該拐點位於基準直線同側的其他邊界點中,該拐點到基準直線的垂直距離最大。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之尋線過濾系統,所述確定模組從兩條直線中重新確定一條直線為基準直線的步驟包括:
    計算兩組邊界點點雲中所有邊界點分別到所擬合的兩條直線的垂直距離;
    找出距離各直線的一個最大垂直距離值;及
    將該找到的兩個最大垂直距離值進行比對,以值較小的最大垂直距離值對應的直線作為基準直線。
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