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专利号: 2018100420932
申请人: 华东交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-05-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,包括步骤:

获取参考图像,建立参考图像中像素尺寸与待测精密轴实际空间几何尺寸的映射关系;

获取待测精密轴全方位多角度的多张待拼接图像;

建立所述参考图像与所述待拼接图像之间的转换模型,根据所述转换模型对所述待拼接图像进行转换;

基于压缩感知及NSST算法相结合对转换后的所述待拼接图像进行拼接,融合成一张待测精密轴的整体图像;

对所述整体图像首先使用多级滤波的感兴趣边缘检测方法进行像素级边缘跟踪与初步定位,然后采用Sobel算子与最小二乘曲线拟合相结合,得到亚像素精度的边缘;

根据检测到的边缘和所述映射关系,推算待测精密轴的空间几何尺寸。

2.如权利要求1所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,所述步骤建立所述参考图像与所述待拼接图像之间的转换模型,包括:采用G1级精度的标定棋盘,利用张正友标定算法对各相机进行标定,获得各相机的内外参数和标定板;以相机初始采集的参考图像的坐标系为全局坐标系,提取棋盘角点,根据棋盘角点在两图像中的位置关系,建立不同的图像坐标之间的转换关系,并依此建立待拼接图像的坐标系到所述全局坐标系的转换模型。

3.如权利要求1所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,所述步骤基于压缩感知及NSST算法相结合对转换后的所述待拼接图像进行拼接,包括:首先采用NSST算法对待拼接图像进行分解,其次利用压缩感知算法将NSST分解后的图像的高频系数进行压缩,获取局部区域能量和局部区域方差,根据所述局部区域能量和局部区域方差联合指导待融合图像的低频系数的融合;最后利用NSST逆变换重构融合图像。

4.根据权利要求1所述3所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,所述步骤基于压缩感知及NSST算法相结合对转换后的所述待拼接图像进行拼接,具体包括:通过NSST对待拼接图像进行多尺度分解和方向滤波,得到待拼接图像的低通图像和多个带通子带图像,提取低频系数ML和高频系数NHj,k;

基于压缩感知,设置观测矩阵为高斯随机矩阵,利用所述高斯随机矩阵按照预设的采样率对待拼接图像的所述高频子带系数NHj,k进行观测,得出待拼接图像的第一观测值和第二观测值;

计算待拼接图像的局部区域能量和局部区域方差,依据所述局部区域能量和局部区域方差,对所述低频系数ML进行加权融合,得到融合后的低频系数XL;

计算全局梯度,依据所述局部区域能量和全局梯度对所述第一观测值和第二观测值进行加权选择,计算出融合后的观测值;

对所述融合后的观测值进行重构,恢复融合图像的高频系数XHj,k;

对[XL,XHj,k]进行NSST逆变换,得到融合图像。

5.如权利要求1所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,所述使用像素级的特征检测方法初步定位,包括梯度特征图像计算与梯度幅值图像滤波,采用动态范围较小的预设阈值对梯度幅值图像进行分割,实现边缘进行粗略提取。

6.如权利要求1所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量方法,其特征在于,还包括步骤:对推算出的检测数据与待测精密轴的实际尺寸进行比较,根据误差理论建立畸变补偿函数,对测量后的数据进行畸变校正和误差补偿处理。

7.基于视觉识别的精密轴尺寸测量装置,其特征在于,包括:

获取模块,用于获取参考图像,建立参考图像中像素尺寸与待测精密轴的实际空间几何尺寸的映射关系,并获取对待测精密轴进行全方位多角度的局部拍摄得到的多张待拼接图像;

转换模块,用于建立所述参考图像与所述待拼接图像之间的转换模型,根据所述转换模型对所述待拼接图像进行转换;

拼接模块,用于基于压缩感知及NSST算法相结合对转换后的所述待拼接图像进行拼接,融合成一张待测精密轴的整体图像;

检测模块,用于对所述整体图像首先使用多级滤波的感兴趣边缘检测方法进行像素级边缘跟踪与初步定位,然后采用Sobel算子与最小二乘曲线拟合相结合,得到亚像素精度的边缘;

推算模块,用于根据检测到的边缘和所述映射关系,推算待测精密轴的空间几何尺寸。

8.如权利要求7所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量装置,其特征在于,所述拼接模块,用于:首先采用NSST算法对待拼接图像进行分解,其次利用压缩感知算法将NSST分解后的图像的高频系数进行压缩,获取局部区域能量和局部区域方差,根据所述局部区域能量和局部区域方差联合指导待融合图像的低频系数的融合;最后利用NSST逆变换重构融合图像。

9.如权利要求7所述的基于视觉识别的精密轴尺寸测量装置,其特征在于,所述检测模块用于:使用像素级的特征检测方法初步定位,包括梯度特征图像计算与梯度幅值图像滤波,采用动态范围较小的阈值对梯度幅值图像进行分割,实现边缘进行粗略提取。

10.基于视觉识别的精密轴尺寸测量系统,其特征在于,根据权利要求1-6中任一项所述的测量方法对精密轴进行测量,包括送料装置、检测装置和控制装置;

所述送料装置包括水平设置的用于传送待测精密轴的传输带;

所述检测装置包括倾斜设置且相互平行的检测通道、丝杠、滑动导轨,以及用于驱动所述丝杠的步进电机和齿轮;

所述检测通道的起始端为检测起点,所述检测起点的上方设有正对所述待测精密轴、用于拍摄所述待测精密轴的轴向图像的第一摄像机,所述第一摄像机固定于滑台上,所述滑台受所述丝杠牵引沿所述滑动导轨滑动,所述滑台的一侧向所述检测通道方向延伸出一顶杆,所述顶杆顶住所述待测精密轴以定位进行拍摄;所述检测通道的两侧还设有用于采集所述待测精密轴两个端面的径向图像的第二摄像机和第三摄像机;所述检测通道的末端设有阀门;

所述控制装置包括千兆网卡、工控机、控制器和驱动器,所述千兆网卡通过千兆网线与所述摄像机和工控机连接,用于将所述第一至第三摄像机拍摄的图像存储并传送至所述工控机;

所述工控机、所述控制器和所述驱动器依次电连接,所述驱动器与所述阀门、所述第一至第三摄像机电连接,所述驱动器用于控制所述阀门的导向;

所述工控机内设有测量模块,所述测量模块用于根据权利要求1-6中任一项所述的测量方法得出待测精密轴的测量尺寸并输出给所述控制器;

所述控制器用于将所述测量尺寸与标准预设尺寸进行比较,判断当前检测通道上的待测精密轴是否为合格品,并向所述驱动器发送控制指令,所述驱动器根据所述控制指令控制所述阀门的导向为合格品通道或者不合格品通道。