專利名稱：一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及眼鏡參數(shù)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
眼鏡是多數(shù)人日常生活中經(jīng)常用到改善視力的工具，一副美觀大方、款式新穎的鏡架還應(yīng)考慮經(jīng)久耐用，具有一定的牢固度。眼鏡鏡架規(guī)格尺寸是制約眼鏡質(zhì)量的關(guān)鍵。因此在眼鏡出廠時(shí)要求對(duì)鏡架的尺寸參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以保證眼鏡架尺寸達(dá)到一定的精度要求。鏡架規(guī)格尺寸一般涉及鏡圈、鼻梁、鏡腿三個(gè)部分，四個(gè)參數(shù)，即:鏡圈寬度、鼻梁尺寸、鏡腿尺寸、鏡框高度。但由于不同生產(chǎn)眼鏡架的企業(yè)，為滿足市場(chǎng)的需求，所生產(chǎn)的鏡架形狀多種多樣，以至無法采用現(xiàn)有儀器或?qū)I(yè)設(shè)備對(duì)其表面積進(jìn)行精確檢測(cè)。目前檢測(cè)鏡架的鏡圈、鏡腿等不同部件配合是否齊正、精準(zhǔn)等，主要采用游標(biāo)卡尺等接觸性的直接測(cè)量方法，由于鏡架體形狀各異，規(guī)則性不強(qiáng)，導(dǎo)致誤測(cè)量，其檢測(cè)精度往往難于滿足實(shí)際的要求，且效率低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直接利用機(jī)器視覺和和數(shù)字圖像處理技術(shù)，可直接獲取被測(cè)對(duì)象的外觀圖像信息，從客觀事物的圖像中提取信息進(jìn)行處理，并加以理解，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的智能化檢測(cè)。本發(fā)明利用機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)，來檢測(cè)眼鏡架幾何參數(shù)。根據(jù)獲取圖像與物理設(shè)備的映射關(guān)系，精確計(jì)算鏡架幾何參數(shù)的實(shí)際尺寸，具有檢測(cè)方便、精度高、穩(wěn)定等特點(diǎn)，有助于對(duì)眼鏡架質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的分析與檢測(cè)，為對(duì)眼鏡的質(zhì)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量分析提供科學(xué)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于眼鏡架幾何參數(shù)的精確檢測(cè)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，包括以下步驟:(I)將檢測(cè)對(duì)象放置預(yù)先固定檢測(cè)區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測(cè)區(qū)域圖像；(2)對(duì)獲取的圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理；(3)采用鼠標(biāo)標(biāo)記大致檢測(cè)區(qū)域后，選擇測(cè)量操作類型，然后由檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)算法，對(duì)標(biāo)記圖像區(qū)域進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能化參數(shù)測(cè)量。所述步驟(I)前還包括采用自帶標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)成像系統(tǒng)鏡頭畸變進(jìn)行矯正，利用高精度的標(biāo)定板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確標(biāo)定。采用標(biāo)準(zhǔn)棋盤圖像方格的內(nèi)角點(diǎn)為特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)平面與采集圖像本身坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,求出成像系統(tǒng)鏡頭的畸變參數(shù),實(shí)現(xiàn)矯正。所述步驟(3)中測(cè)量類型為鏡腿長(zhǎng)度時(shí)，利用骨架提取算法，從上到下、從左到右的順序處理圖像，得到連續(xù)的鏡腿單像素中心線，以單像素中心線的像素個(gè)數(shù)和其排列方式，計(jì)算中心線的實(shí)際長(zhǎng)度。所述計(jì)算中心線的實(shí)際長(zhǎng)度包括以下步驟，按鏡腿長(zhǎng)度方向進(jìn)行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長(zhǎng)度方向每增加一個(gè)相連的像素，其長(zhǎng)度增加I個(gè)單位，其對(duì)角線方向每增加一個(gè)相連的像素，則其長(zhǎng)度增加2V2個(gè)單位。所述步驟(3)中測(cè)量類型為鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸時(shí)，對(duì)獲取的鏡圈圖像進(jìn)行封閉區(qū)域自動(dòng)檢測(cè)和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進(jìn)行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在此基礎(chǔ)上求得上、下及左、右兩組切線之間的距離分別作為高度與寬度，兩鏡片封閉曲線的之間的距離加一個(gè)修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。所述步驟(I)采用可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的環(huán)形LED紅外光源及在成像系統(tǒng)的鏡頭前加裝光反射抑制膜的方法，消除由光照產(chǎn)生陰影，獲取眼鏡的檢測(cè)區(qū)域圖像。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明利用機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)來智能化檢測(cè)眼鏡架幾何參數(shù)，根據(jù)獲取圖像與物理設(shè)備的映射關(guān)系，精確計(jì)算鏡架幾何參數(shù)的實(shí)際值，具有檢測(cè)方便、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)眼鏡架幾何尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確測(cè)量。


圖1是本發(fā)明采用的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明采用的檢測(cè)平臺(tái)像示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明涉及一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，以PC機(jī)為檢測(cè)控制平臺(tái)，將圖像采集、處理、顯示及測(cè)量功能集于一體，并通過軟件進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)鏡架幾何參數(shù)智能化檢測(cè)。本發(fā)明以PC機(jī)I為控制平臺(tái)，包括1394采集卡、液晶顯示器、LED紅外光源3、數(shù)字CCD2、檢測(cè)臺(tái)4、光學(xué)系統(tǒng)及檢測(cè)軟件等。其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)封閉式檢測(cè)平臺(tái)如圖2所示。利用機(jī)器視覺及數(shù)字圖像處理技術(shù)，先獲取眼鏡腿的側(cè)面圖像，并檢測(cè)其邊緣，利用骨架提取算法，求出鏡腿的中心線，并根據(jù)中心線單像素的個(gè)數(shù)和排列方式，及像素點(diǎn)與實(shí)際物理尺寸的映射關(guān)系，精確算出不規(guī)則鏡腿的實(shí)際長(zhǎng)度。鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸等智能化檢測(cè)是先對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，再對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值的二值化處理，利用圖像的灰度信息差異，實(shí)現(xiàn)將鏡片目標(biāo)區(qū)域與鏡框區(qū)域進(jìn)行精確的分離；最后對(duì)獲取的鏡圈圖像進(jìn)行封閉區(qū)域自動(dòng)檢測(cè)和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進(jìn)行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在基礎(chǔ)上，求得上、下及左、右兩組切線之間的距離分別作為高度與寬度，兩鏡片封閉曲線的之間的距離作為加一個(gè)修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。本發(fā)明在實(shí)施過程中，可采用下列器材:(I) PC機(jī):其主要參數(shù)為:雙核處理器，主頻為3GHz，支持JPEG硬件編解碼，最大支持8192X8192分辨率，內(nèi)存為4Gbits DDR3。支持RGB24Bit接口及TVOUT視頻輸出。(2)數(shù)字CCD:采用的CMOS型號(hào)為0V3460，2048*1536像素，成像區(qū)域大小為3626 u mx2709 u m,像素大小為1.75 u mxl.75 u m,最高速度可達(dá)30巾貞每秒。(3)光源型號(hào):環(huán)形紅外光源，電氣參數(shù)24v/8.6w，外形尺寸(mm) 86X 29X 18，LED排數(shù)為5，帶漫射片，環(huán)境溫度為25° C時(shí)。(4)光學(xué)鏡頭:M3Z1228C-MP FA工業(yè)300萬象素鏡頭，規(guī)格Format:2/3";接口方式:C ;焦距(mm):12-36 (可變);光圈(F):2.8-16C ;視場(chǎng)角(水平 H0R)。:41.0-13.6 ;最近物像距離(M):0.2 ;有效口徑:前Front (cpmm): 27.2 ^Rear C cpnim；: 12.1;前置濾光鏡螺紋(CpMxP=): 35.5x0.5;外形尺寸(9xD,<pxHxD, WXHXD mm):41.6 X 53 ;重量(g):105根據(jù)精度要求，先采用標(biāo)準(zhǔn)的模板對(duì)數(shù)字CCD及光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行畸變矯正，再采用精度為IOym的標(biāo)定板，對(duì)成 像系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，以獲取成像系統(tǒng)單個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理面積。本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)棋盤圖像校正方法，采用標(biāo)準(zhǔn)棋盤圖像方格的內(nèi)角點(diǎn)為特征點(diǎn)，據(jù)其在世界坐標(biāo)平面與采集圖像本身坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求出攝像鏡頭的畸變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其矯正。然后，利用高精度的標(biāo)定模板，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。通過幾何校正，再采用高精度的標(biāo)定模板進(jìn)行標(biāo)定后，能使整個(gè)檢測(cè)區(qū)域不同位置檢測(cè)目標(biāo)的實(shí)際表面面積與其相對(duì)應(yīng)的圖像像素保持嚴(yán)格一致的比例關(guān)系。另外，考慮成像環(huán)境和內(nèi)部電路產(chǎn)生噪聲的原因，攝取的鏡架圖像往往存在隨機(jī)分布的噪聲，即高斯噪聲，為了能準(zhǔn)確地檢測(cè)鏡架及鏡片圖像邊緣，需要對(duì)采集的圖像去噪處理。本發(fā)明采用中值加均值的方法去除圖像噪聲。鏡腿長(zhǎng)度尺寸的智能化檢測(cè)主要包括下列步驟:i)首先采用自帶標(biāo)準(zhǔn)模板圖像對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行畸變矯正，然后用高精度的標(biāo)定模板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；ii)將被檢測(cè)的鏡架放置預(yù)先固定的檢測(cè)區(qū)域，通過高精度CXD成像系統(tǒng)，采集鏡腿側(cè)面圖像；iii)先對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理；iv)利用骨架提取算法，從上到下、從左到右的順序處理圖像?？紤]到處理的對(duì)象僅為二值圖，只考慮值為I的像素點(diǎn)為目標(biāo)，首先計(jì)算其4個(gè)鄰點(diǎn),如果和為4,則表示該點(diǎn)為內(nèi)點(diǎn)，不能被刪除，繼續(xù)掃描，如果小于4，則考慮8個(gè)鄰域的，如果4個(gè)鄰點(diǎn)之和為4，且像素點(diǎn)交叉數(shù)大于1，則保留該點(diǎn)，以保證中心線的連通性，最后刪除外圍像素，得到連續(xù)的鏡腿單像素中心線；v)以單像素中心線的像素個(gè)數(shù)和其排列方式，計(jì)算中心線的實(shí)際長(zhǎng)度。按鏡腿長(zhǎng)度方向進(jìn)行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長(zhǎng)度方向每增加一個(gè)相連的像素，其長(zhǎng)度增加I個(gè)單位，其對(duì)角線方向每增加一個(gè)相連的像素，則其長(zhǎng)度增加2V2個(gè)單位；vi)液晶顯示器顯示鏡腿長(zhǎng)度尺寸檢測(cè)結(jié)果。
鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸等智能化檢測(cè)主要包括下列步驟:1.首先采用自帶標(biāo)準(zhǔn)模板圖像對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行畸變矯正，利用高精度的標(biāo)定模板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定； .將被檢測(cè)的鏡架水平放置預(yù)先固定的檢測(cè)區(qū)域，通過高精度CXD成像系統(tǒng)，采集兩鏡圈水平圖像；ii1.先對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，再對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值的二值化處理，利用圖像的灰度信息差異，實(shí)現(xiàn)將鏡片目標(biāo)區(qū)域與鏡框區(qū)域進(jìn)行精確的分離；iv.對(duì)獲取的鏡圈圖像進(jìn)行封閉區(qū)域自動(dòng)檢測(cè)和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進(jìn)行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在基礎(chǔ)上，求得上、下及左、右兩組切線之間的距離分別作為高度與寬度，兩鏡片封閉曲線的之間的距離作為加一個(gè)修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。不難發(fā)現(xiàn)，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡架參數(shù)的智能化測(cè)量，首先采集被檢測(cè)眼鏡的圖像，通過標(biāo)記手段及圖像處理技術(shù)獲取眼鏡中檢測(cè)部件的有效圖像區(qū)域，并將需檢測(cè)眼鏡幾何參數(shù)轉(zhuǎn)化為對(duì)圖像像素的相關(guān)計(jì)算，最后根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的定標(biāo)參數(shù)，通過映射關(guān)系計(jì)算出所需的檢測(cè)參數(shù)。本發(fā)明所提出的方法具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)，能滿足眼鏡規(guī)格尺寸參數(shù)測(cè)量要 求。
權(quán)利要求
1.一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將檢測(cè)對(duì)象放置預(yù)先固定檢測(cè)區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測(cè)區(qū)域圖像； (2)對(duì)獲取的圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理； (3)采用鼠標(biāo)標(biāo)記大致檢測(cè)區(qū)域后，選擇測(cè)量操作類型，然后由檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)算法，對(duì)標(biāo)記圖像區(qū)域進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能化參數(shù)測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(I)前還包括采用自帶標(biāo)準(zhǔn)模板對(duì)成像系統(tǒng)鏡頭畸變進(jìn)行矯正，利用高精度的標(biāo)定板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確標(biāo)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，采用標(biāo)準(zhǔn)棋盤圖像方格的內(nèi)角點(diǎn)為特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)在世界坐標(biāo)平面與采集圖像本身坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求出成像系統(tǒng)鏡頭的畸變參數(shù)，實(shí)現(xiàn)矯正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)中測(cè)量類型為鏡腿長(zhǎng)度時(shí)，利用骨架提取算法，從上到下、從左到右的順序處理圖像，得到連續(xù)的鏡腿單像素中心線，以單像素中心線的像素個(gè)數(shù)和其排列方式，計(jì)算中心線的實(shí)際長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，所述計(jì)算中心線的實(shí)際長(zhǎng)度包括以下步驟，按鏡腿長(zhǎng)度方向進(jìn)行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長(zhǎng)度方向每增加一個(gè)相連的像 素，其長(zhǎng)度增加I個(gè)單位，其對(duì)角線方向每增加一個(gè)相連的像素，則其長(zhǎng)度增加2"2個(gè)單位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3)中測(cè)量類型為鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸時(shí)，對(duì)獲取的鏡圈圖像進(jìn)行封閉區(qū)域自動(dòng)檢測(cè)和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進(jìn)行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在此基礎(chǔ)上求得上、下及左、右兩組切線之間的距離分別作為高度與寬度，兩鏡片封閉曲線的之間的距離加一個(gè)修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(I)采用可調(diào)節(jié)強(qiáng)度的環(huán)形LED紅外光源及在成像系統(tǒng)的鏡頭前加裝光反射抑制膜的方法，消除由光照產(chǎn)生陰影，獲取眼鏡的檢測(cè)區(qū)域圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測(cè)方法，包括以下步驟將檢測(cè)對(duì)象放置預(yù)先固定檢測(cè)區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測(cè)區(qū)域圖像；對(duì)獲取的圖像進(jìn)行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行二值化處理；采用鼠標(biāo)標(biāo)記大致檢測(cè)區(qū)域后，選擇測(cè)量操作類型，然后由檢測(cè)系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)算法，對(duì)標(biāo)記圖像區(qū)域進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能化參數(shù)測(cè)量。本發(fā)明利用機(jī)器視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于眼鏡架幾何參數(shù)的精確檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01B11/02GK103217108SQ201310111818
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者鐘平, 施云龍, 高孟茹, 張康, 胡睿, 王洋 申請(qǐng)人:東華大學(xué)