TWI402770B - 從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法 - Google Patents

Description

從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法

本發明涉及一種影像量測系統及方法，尤其涉及一種從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法。

影像量測是目前精密量測領域中最廣泛使用的量測方法，該方法不僅精度高，而且量測速度快。影像量測主要用於工件(零件或者部件)的尺寸誤差和形位誤差的測量，對保證產品品質起著重要的作用。

一般而言，影像量測方法是採用影像量測機台，如VMS(Vision Measuring System)，擷取待測工件的影像，然後將獲取的工件影像傳送給主機，透過主機中的量測軟體對工件影像做進一步的處理獲取該影像的輪廓點。在進行影像輪廓匹配時，需要將該影像的輪廓點與事先設定的影像範本中的輪廓點進行比對，以判斷該影像的輪廓是否與範本的輪廓相匹配。

但是，一幅影像的輪廓點有幾百到幾千點，利用現有的匹配方法進行輪廓點匹配會導致運算量太大，從而影響匹配速度。

鑒於以上內容，有必要提供一種從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法，其可自動從影像輪廓中搜尋出拐點，並利用該拐點進行輪廓匹配。

一種從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，包括主機和 影像量測機台，所述主機包括儲存體，該儲存體用於儲存輪廓點資料，所述主機還包括：影像獲取模組，用於獲取影像量測機台傳送過來的待測工件的影像；影像處理模組，用於對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料，並保存在所述儲存體中；直線擬合模組，用於從所述輪廓點資料中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線；拐點搜尋模組，用於計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和，並判斷該距離和是否小於一個設定值，如果該距離和大於或等於所述設定值，則選取該一定數量的輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點；所述直線擬合模組，還用於當該距離和小於所述設定值時，在該一定數量的輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並將該一定數量的輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線；所述拐點搜尋模組，還用於判斷所述輪廓點資料中所剩輪廓點是否小於該一定數量，如果所剩輪廓點大於或等於該一定數量，則繼續選取該一定數量的其他輪廓點擬合成一條直線。

一種從影像輪廓中搜尋拐點的方法，該方法包括如下步驟：(a)獲取影像量測機台傳送過來的待測工件的影像；(b)對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料，並保存在主機的儲存體中；(c)從所述輪廓點資料中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線；(d)計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和，如果該距離和小於一個設定值，執行步驟(e)，如果該距離和大於或等於所述設定值，執行步驟(f)；(e)在該一定數量的輪廓點的基礎 上增加一個輪廓點，並將該一定數量的輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線，然後返回步驟(d)；(f)選取該一定數量的輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點；(g)如果所述輪廓點資料中所剩輪廓點大於或等於該一定數量，則繼續選取該一定數量的其他輪廓點，並將其擬合成一條直線，然後返回步驟(d)。

相較於習知技術，所述的從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法，其可自動從影像輪廓中搜尋出拐點，並利用該拐點進行輪廓匹配，提高了匹配的速度。

參閱圖1所示，係本發明從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統較佳實施方式的系統架構圖。該系統主要包括顯示設備1、主機2、影像量測機台3和輸入設備4。所述主機2包括儲存體20和影像量測單元21，所述儲存體20可以是主機2中的硬碟等，用於儲存輪廓點資料22。所述輪廓點資料22為待測工件影像輪廓的點雲資料，所述輪廓點資料22是以圖元為單位順序排列的。

所述影像量測機台3與所述主機2相連，用於攝取待測工件的影像，並將該影像傳送給主機2。所述影像量測單元21用於對該影像的輪廓進行處理，獲取該影像的輪廓點資料22，保存在儲存體20中，並根據該輪廓點資料22從影像輪廓中搜尋出拐點。

所述主機2連接有顯示設備1，用於顯示影像量測機台3傳送給主機2的影像和影像量測單元21自動搜尋到的 拐點等。所述輸入設備4可以是鍵盤和滑鼠等，用於進行資料登錄。

所述影像量測單元21包括影像獲取模組210、影像處理模組211、直線擬合模組212、拐點搜尋模組213和輪廓生成模組214。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述都以模組描述。

所述影像獲取模組210用於獲取影像量測機台3傳送過來的待測工件的影像，參見圖2中的圖2a，該圖2是本發明從影像輪廓中搜尋出拐點的過程示意圖。

所述影像處理模組211用於對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料22，並保存在儲存體20中。二值化處理後的影像輪廓參閱圖2中的圖2b所示。其中，影像二值化是指將一幅多個灰度級的影像轉化為只有兩個灰度級(0和255)的影像，以便於特徵的突出以及影像的識別，影像輪廓的二值化處理是指二值化影像的輪廓。

所述直線擬合模組212用於從所述輪廓點資料22中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線。在本實施方式中，所述擬合成一條直線的演算法為最小二乘法，根據最小二乘法擬合成的直線具有如下特徵：該一定數量的輪廓點到該直線的距離的平方和為最小，該一定數量的輪廓點可以根據用戶的需求進行設定，本實施方式以該一定數量為N進行舉例說明，例如，可以取N＝3。

所述拐點搜尋模組213用於計算所選取輪廓點到擬合 直線的距離和，並判斷該距離和是否小於一個設定值。如果該距離和大於或等於所述設定值，則拐點搜尋模組213選取該N個輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點。其中，影像輪廓的拐點如圖2中的圖2c所示，A、B、C、D、E和F即從圖2b中搜尋到的拐點。所述設定值可以根據用戶的需求進行設定，所述設定值可以為1個圖元單位或多個圖元單位，在本實施方式中，所述設定值為1個圖元單位。

所述直線擬合模組212還用於當該距離和小於所述設定值時，根據輪廓點資料22的排列順序，在該N個輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並將該N個輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線。在本實施方式中，新增加的輪廓點為該N個輪廓點後面的第一個輪廓點。

所述拐點搜尋模組213還用於判斷所述輪廓點資料22中所剩輪廓點是否小於該數量N。如果所剩輪廓點大於或等於該數量N，則所述直線擬合模組212從輪廓點資料22中繼續選取N個其他輪廓點，並將這N個其他輪廓點擬合成一條直線。其中，繼續選取的N個輪廓點不同於之前所選取的N個輪廓點，在本實施方式中，繼續選取的N個輪廓點為之前所選N個輪廓點後面再連續選取的輪廓點。

所述輪廓生成模組214用於當所剩輪廓點小於該數量N時，連接搜尋到的所有拐點，獲取該影像的輪廓(參見圖2中的圖2d)。該輪廓為影像的大致輪廓，在進行輪廓匹配時，將利用所搜尋到的拐點進行匹配。

參閱圖3所示，係本發明從影像輪廓中搜尋拐點的方法較佳實施方式的流程圖。首先，步驟S40，所述影像獲取模組210獲取影像量測機台3傳送過來的待測工件的影像。

步驟S41，所述影像處理模組211對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料22，並保存在儲存體20中。

步驟S42，所述直線擬合模組212從所述輪廓點資料22中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線，例如，選取N個輪廓點。

步驟S43，所述拐點搜尋模組213計算所選取的N個輪廓點到擬合直線的距離和。

步驟S44，所述拐點搜尋模組213判斷該距離和是否小於一個設定值。如果該距離和小於所述設定值，則執行步驟S45，如果該距離和大於或等於所述設定值，則執行步驟S46。

步驟S45，所述直線擬合模組212根據輪廓點資料22的排列順序，在該N個輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並將該N個輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線，然後流程轉到步驟S43。在本實施方式中，新增加的輪廓點為該N個輪廓點後面的第一個輪廓點。

步驟S46，拐點搜尋模組213選取該N個輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點。

步驟S47，所述拐點搜尋模組213判斷所述輪廓點資 料22中所剩輪廓點是否小於該數量N。如果所剩輪廓點大於或等於該數量N，則執行步驟S48，如果所剩輪廓點小於該數量N，則執行步驟S49。

步驟S48，所述直線擬合模組212從輪廓點資料22中繼續選取N個其他輪廓點，並將這N個其他輪廓點擬合成一條直線，然後流程轉到步驟S43。其中，繼續選取的N個輪廓點不同於之前所選取的N個輪廓點，在本實施方式中，繼續選取的N個輪廓點為之前所選N個輪廓點後面再連續選取的輪廓點。

步驟S49，所述輪廓生成模組214連接搜尋到的所有拐點，獲取該影像的輪廓。該輪廓為影像的大致輪廓，在進行輪廓匹配時，將利用所搜尋到的拐點進行匹配。

本發明從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統及方法，雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟悉此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神及範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

顯示設備‧‧‧1

主機‧‧‧2

影像量測機台‧‧‧3

輸入設備‧‧‧4

儲存體‧‧‧20

影像量測單元‧‧‧21

輪廓點資料‧‧‧22

影像獲取模組‧‧‧210

影像處理模組‧‧‧211

直線擬合模組‧‧‧212

拐點搜尋模組‧‧‧213

輪廓生成模組‧‧‧214

獲取待測工件的影像‧‧‧S40

對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點‧‧‧S41

選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線‧‧‧S42

計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和‧‧‧S43

該距離和是否小於設定值‧‧‧S44

在該一定數量的輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並擬合成一條直線‧‧‧S45

選取該一定數量的輪廓點的最後一個作為搜尋到的拐點‧‧‧S46

所剩輪廓點是否小於該一定數量‧‧‧S47

繼續選取該一定數量的其他輪廓點，並擬合成一條直線‧‧‧S48

連接搜尋到的所有拐點獲取該影像的大致輪廓‧‧‧S49

圖1係本發明從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統較佳實施方式的系統架構圖。

圖2係本發明從影像輪廓中搜尋出拐點的過程示意圖。

圖3係本發明從影像輪廓中搜尋拐點的方法較佳實施方式的流程圖。

獲取待測工件的影像‧‧‧S40

對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點‧‧‧S41

選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線‧‧‧S42

計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和‧‧‧S43

該距離和是否小於設定值‧‧‧S44

在該一定數量的輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並擬合成一條直線‧‧‧S45

選取該一定數量的輪廓點的最後一個作為搜尋到的拐點‧‧‧S46

所剩輪廓點是否小於該一定數量‧‧‧S47

繼續選取該一定數量的其他輪廓點，並擬合成一條直線‧‧‧S48

連接搜尋到的所有拐點獲取該影像的大致輪廓‧‧‧S49

Claims (10)

1. 一種從影像輪廓中搜尋拐點的方法，該方法包括如下步驟：(a)獲取影像量測機台傳送過來的待測工件的影像；(b)對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料，並保存在主機的儲存體中；(c)從所述輪廓點資料中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線；(d)計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和，如果該距離和小於一個設定值，執行步驟(e)，如果該距離和大於或等於所述設定值，執行步驟(f)；(e)在該一定數量的輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並將該一定數量的輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線，然後返回步驟(d)；(f)選取該一定數量的輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點；及(g)如果所述輪廓點資料中所剩輪廓點大於或等於該一定數量，則繼續選取該一定數量的其他輪廓點，並將其擬合成一條直線，然後返回步驟(d)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的方法，其中，還包括步驟：如果所述 輪廓點資料中所剩輪廓點小於該一定數量，則連接搜尋到的所有拐點，獲取該影像的輪廓。
3. 如申請專利範圍第1項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的方法，其中，所述輪廓點資料為待測工件的影像輪廓的點雲資料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的方法，其中，所述擬合成一條直線的演算法為最小二乘法。
5. 如申請專利範圍第1項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的方法，其中，所述設定值為1個圖元單位。
6. 一種從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，包括主機和影像量測機台，所述主機包括儲存體，其中，所述儲存體用於儲存輪廓點資料，所述主機還包括：影像獲取模組，用於獲取影像量測機台傳送過來的待測工件的影像；影像處理模組，用於對該影像的輪廓進行二值化處理，獲取該影像的輪廓點資料，並保存在所述儲存體中；直線擬合模組，用於從所述輪廓點資料中選取一定數量的輪廓點擬合成一條直線；拐點搜尋模組，用於計算所選取輪廓點到擬合直線的距離和，並判斷該距離和是否小於一個 設定值，如果該距離和大於或等於所述設定值，則選取該一定數量的輪廓點的最後一個輪廓點，作為搜尋到的拐點；所述直線擬合模組，還用於當該距離和小於所述設定值時，在該一定數量的輪廓點的基礎上增加一個輪廓點，並將該一定數量的輪廓點和該增加的輪廓點擬合成一條直線；及所述拐點搜尋模組，還用於判斷所述輪廓點資料中所剩輪廓點是否小於該一定數量，如果所剩輪廓點大於或等於該一定數量，則繼續選取該一定數量的其他輪廓點擬合成一條直線。
7. 如申請專利範圍第6項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，其中，所述主機還包括：輪廓生成模組，用於當所剩輪廓點小於該一定數量時，連接搜尋到的所有拐點，獲取該影像的輪廓。
8. 如申請專利範圍第6項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，其中，所述輪廓點資料為待測工件的影像輪廓的點雲資料。
9. 如申請專利範圍第6項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，其中，所述擬合成一條直線的演算法為最小二乘法。
10. 如申請專利範圍第6項所述之從影像輪廓中搜尋拐點的電腦系統，其中，所述設定值為1 個圖元單位。