一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法。方法是：制定圓盤格標(biāo)定片，標(biāo)定片上設(shè)置多個(gè)標(biāo)定圓點(diǎn)；把標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上拍攝圖像PX1，向被測物放置平臺X’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離拍攝圖像PX2，把PX2與PX1圖像中對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量，所得向量與相機(jī)X軸夾角平均值為被測物放置平臺X’軸與相機(jī)X軸夾角；按同樣方法，被測物平臺向Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，分別拍攝PX3和PX4，經(jīng)計(jì)算得到被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)Y軸夾角。本發(fā)明所得到的X’軸與X軸夾角θ和Y’軸與Y軸夾角β為圖像采集裝置坐標(biāo)誤差，為圖像拼接提供修正參數(shù)，提高圖像拼接質(zhì)量。
【專利說明】一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)檢測領(lǐng)域，具體公開了一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]視覺檢測系統(tǒng)是現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。采用圖像方式對被檢測物件進(jìn)行靜態(tài)檢測是視學(xué)檢測中的一個(gè)重要應(yīng)用。當(dāng)需要對被檢測物件進(jìn)行高精度檢測時(shí)，通常還需要拍攝高精度圖像，然而用于拍攝照片的照相機(jī)因目前的技術(shù)限制，使得部分被檢測物件不能在一次拍攝中得到完整的高精度圖像。當(dāng)需要采集較大物件圖像時(shí)，需要采集拍攝多次不同的局部圖像，再進(jìn)行圖像拼接。目前的圖像拼接系統(tǒng)中，對具有重復(fù)紋理特征大物面物件的高精度圖像在拼接時(shí)，拼接位置容易產(chǎn)生重疊，對最終拼接效果產(chǎn)生很大的影響。原始圖像采集的位置誤差，是導(dǎo)致拼接產(chǎn)生重疊的重要原因。在原始圖像采集過程中，被檢測物件會相對相機(jī)鏡頭作平移用以獲取多個(gè)子圖像，當(dāng)被檢測物件放置平臺平移的坐標(biāo)系與相機(jī)系統(tǒng)坐標(biāo)系不相重合，而存在夾角時(shí)，被檢測物件移動(dòng)到某位置所采集的子圖像位置坐標(biāo)值與相機(jī)系統(tǒng)位置坐標(biāo)值會產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致圖像拼接產(chǎn)生重疊。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明公開了一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，通過本發(fā)明的方法，可以獲得被檢測物移動(dòng)平臺坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間誤差，可以為后續(xù)圖像拼接提供修正參數(shù)，用以提高圖像拼接的精確度。
[0004]一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法:首先，制定一圓盤格標(biāo)定片，圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置邊緣清晰的多個(gè)標(biāo)定圓點(diǎn)；
[0005]然后，把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺X’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機(jī)X軸夾角；
[0006]最后，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)Y軸夾角；
[0007]確定圖像采集裝置坐標(biāo)誤差為:被測物放置平臺V軸與相機(jī)坐標(biāo)軸X之間夾角Θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)坐標(biāo)軸Y之間夾角β。
[0008]具體步驟是:
[0009]S1:制作圓盤格標(biāo)定片，所述圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置若干不重疊標(biāo)定圓點(diǎn)，標(biāo)定圓點(diǎn)與圓盤格標(biāo)定片邊界清晰，所述標(biāo)定圓點(diǎn)設(shè)置為m行，m列,標(biāo)定圓點(diǎn)個(gè)數(shù)為n=mXm ；
[0010]S2:把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(Xli, y Ii),其中 i=l，2，——,η ；
[0011]其中，橢圓擬合是根據(jù)各標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，提取出邊界點(diǎn)，以邊界點(diǎn)為擬合點(diǎn)，以橢圓方程為模型進(jìn)行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點(diǎn)坐標(biāo)，求出該橢圓方程的各個(gè)參數(shù)，得到的橢圓中心為標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓。
[0012]S3:被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺V軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，圓盤格標(biāo)定片不超出相機(jī)視野，拍攝圖像ΡΧ2，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x2i，y 2i),其中i=l, 2，.…，η ;
[0013]S4:把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像ΡΧ3，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x3i, y 3i),其中 i=l，2，——,η ；
[0014]S5:被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，圓盤格標(biāo)定片不超出相機(jī)視野，拍攝照片PX4，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x4i，y 4i),其中i=l, 2，.…，η ;
[0015]S6:計(jì)算ΡΧ2與PXl圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(X21-Xli, Y21-Yli), 1=1, 2,——，η,取η個(gè)向量與相機(jī)X軸的夾角Qi, i=l, 2，——，n,求取夾角的平均值Θ，得到平臺X’軸與相機(jī)X軸的夾角Θ ；
[0016]S7:計(jì)算PX4與PX3圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(x41-x3i, y41-y3i), i=l, 2，——，η,取η個(gè)向量與相機(jī)Y軸的夾角^i, i=l, 2,——，n,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與 相機(jī)Y軸的夾角β。
[0017]確定圖像采集裝置坐標(biāo)誤差為:被測物放置平臺V軸與相機(jī)坐標(biāo)軸X之間夾角θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)坐標(biāo)軸Y之間夾角β。
[0018]作為一種優(yōu)選，省略步驟中的S4步，在完成S3步驟后，直接進(jìn)行S5步，其中S7步驟中替換為:
[0019]S71:計(jì)算ΡΧ4與ΡΧ2圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(x41-x2i, y41-y2i), i=l, 2，——，η,取η個(gè)向量與相機(jī)Y軸的夾角Pi, i=l, 2,——，n,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機(jī)Y軸的夾角β。其中，圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)行列中m=5至30,標(biāo)定圓點(diǎn)直徑0.5mm~3mm,標(biāo)定圓點(diǎn)行列間距為Imm~4mm ；
[0020]其中，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)是根據(jù)各標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，提取出邊界點(diǎn)，以邊界點(diǎn)為擬合點(diǎn)，以橢圓方程為模型進(jìn)行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點(diǎn)坐標(biāo)，求出該橢圓方程的各個(gè)參數(shù)，得到的橢圓中心為標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓。橢圓擬合方式為最小二乘法擬合。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明的視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，通過使用圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺，再通過對被測物放置平臺移動(dòng)前和移動(dòng)后的位置進(jìn)行圖像拍攝，經(jīng)過計(jì)算得到被測物放置平臺坐標(biāo)軸與相機(jī)坐標(biāo)軸之間的夾角，即被測物放置平臺坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間的誤差。[0023]通過利用上述誤差，可以在后續(xù)圖像拼接過程中進(jìn)行修正，從而保證被測物放置平臺與相機(jī)坐標(biāo)平臺之間的坐標(biāo)統(tǒng)一，可以有效地避免圖像拼接的重合。
具體實(shí)施例
[0024]實(shí)施例1:
[0025]一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，首先，制定一圓盤格標(biāo)定片，圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置邊緣清晰的多個(gè)標(biāo)定圓點(diǎn)；
[0026]然后，把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺X’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機(jī)X軸夾角；
[0027]最后，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)Y軸夾角；
[0028]S1:制作圓盤格標(biāo)定片，所述圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置若干不重疊標(biāo)定圓點(diǎn)，標(biāo)定圓點(diǎn)與圓盤格標(biāo)定片邊界清晰，所述標(biāo)定圓點(diǎn)設(shè)置為m行,m列,標(biāo)定圓點(diǎn)個(gè)數(shù)為n=mX m ;標(biāo)定圓點(diǎn)行列中m=5至30,標(biāo)定圓點(diǎn)直徑0.5mm~3mm,標(biāo)定圓點(diǎn)間距Imm~4mm ；
[0029]實(shí)施例1中，m取值為5，則η值為25。標(biāo)定圓點(diǎn)直徑0.5mm,標(biāo)定圓點(diǎn)間距Imm ；
[0030]S2:把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(Xli, y Ii),其中 i=l，2，——,η ；
[0031 ] 其中，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)是根據(jù)各標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，提取出邊界點(diǎn)，以邊界點(diǎn)為擬合點(diǎn)，以橢圓方程為模型進(jìn)行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點(diǎn)坐標(biāo)，求出該橢圓方程的各個(gè)參數(shù)，得到的橢圓中心為標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓。橢圓擬合方式為最小二乘法擬合。
[0032](χπ, y π)具體坐標(biāo)如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，其特征是:首先，制定一圓盤格標(biāo)定片，圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置邊緣清晰的多個(gè)標(biāo)定圓點(diǎn)； 然后，把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺X’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機(jī)X軸夾角； 最后，被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，移動(dòng)前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)，對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)的圓心坐標(biāo)之差得到的多個(gè)向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)Y軸夾角； 具體步驟是: S1:制作圓盤格標(biāo)定片，所述圓盤格標(biāo)定片上設(shè)置若干不重疊標(biāo)定圓點(diǎn)，標(biāo)定圓點(diǎn)與圓盤格標(biāo)定片邊界清晰，所述標(biāo)定圓點(diǎn)設(shè)置為m行，m列,標(biāo)定圓點(diǎn)個(gè)數(shù)為n=mXm ； S2:把圓盤格標(biāo)定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(Xli，Yli),其中 i=l，2，——,η ； S3:被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺X’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，圓盤格標(biāo)定片不超出相機(jī)視野，拍攝圖像ΡΧ2，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x2i，y2i)，其中i=l, 2，.…，η ; S4:把圓盤格標(biāo)定片放置 到被測物放置平臺上，拍攝圖像ΡΧ3，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x3i，YSi).其中 i=l，2,——,η ； S5:被測物放置平臺帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動(dòng)適當(dāng)距離，圓盤格標(biāo)定片不超出相機(jī)視野，拍攝照片PX4，提取圓盤格標(biāo)定片上標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)(x4i，Y 4i),其中i=l, 2，.…，η ; S6:計(jì)算ΡΧ2與PXl圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(x21-Xii, y21-yii), i=l, 2，——，η,取η個(gè)向量與相機(jī)X軸的夾角θ i，i=l, 2，——，η,求取夾角的平均值Θ，得到平臺X’軸與相機(jī)X軸的夾角Θ ； S7:計(jì)算ΡΧ4與ΡΧ3圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(x41-x31.Υ4?_Υ3?).1=1.2,——，n,取n個(gè)向量與相機(jī)Y軸的夾角Pi, i=l, 2,——，η,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機(jī)Y軸的夾角β ； 確定圖像采集裝置坐標(biāo)誤差為:被測物放置平臺V軸與相機(jī)坐標(biāo)軸X之間夾角Θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機(jī)坐標(biāo)軸Y之間夾角β。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，其特征是:省略步驟中的S4步，在完成S3步驟后，直接進(jìn)行S5步，其中S7步驟中替換為: S71:計(jì)算ΡΧ4與ΡΧ2圖像相對應(yīng)標(biāo)定圓點(diǎn)亞像素圓心坐標(biāo)之差得到η個(gè)向量rxi=(x41-X2i, y41-y2i).1=l, 2，——，η,取η個(gè)向量與相機(jī)Y軸的夾角β i； i=l, 2，——，η,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機(jī)Y軸的夾角β。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，其特征是:標(biāo)定圓點(diǎn)行列中m=5至30,標(biāo)定圓點(diǎn)直徑0.5mm~3mm,標(biāo)定圓點(diǎn)行列間距為Imm~4mm 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標(biāo)誤差測定方法，其特征是:所述采用橢圓擬合的方式計(jì)算圓盤格標(biāo)定片各標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓心坐標(biāo)是根據(jù)各標(biāo)定圓點(diǎn)的輪廓，提取出邊界點(diǎn)，以邊界點(diǎn)為擬合點(diǎn)，以橢圓方程為模型進(jìn)行最小二乘法擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點(diǎn)坐標(biāo)，求出該橢圓方程的各個(gè)參數(shù)，得到的橢圓中心為標(biāo)定圓點(diǎn)的亞像素圓。
【文檔編號】G01C25/00GK103471618SQ201310432245
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】劉霖, 陳偉, 唐雪松, 倪光明, 羅穎, 宋昀岑, 劉娟秀, 楊先明, 陳鎮(zhèn)龍 申請人:電子科技大學(xué)