專利名稱：一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及眼鏡參數(shù)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法。
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。因此在眼鏡出廠時要求對鏡架的尺寸參數(shù)進行檢測，以保證眼鏡架尺寸達到一定的精度要求。鏡架規(guī)格尺寸一般涉及鏡圈、鼻梁、鏡腿三個部分，四個參數(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)設備對其表面積進行精確檢測。目前檢測鏡架的鏡圈、鏡腿等不同部件配合是否齊正、精準等，主要采用游標卡尺等接觸性的直接測量方法，由于鏡架體形狀各異，規(guī)則性不強，導致誤測量，其檢測精度往往難于滿足實際的要求，且效率低。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，直接利用機器視覺和和數(shù)字圖像處理技術(shù)，可直接獲取被測對象的外觀圖像信息，從客觀事物的圖像中提取信息進行處理，并加以理解，實現(xiàn)對目標的智能化檢測。本發(fā)明利用機器視覺和圖像處理技術(shù)，來檢測眼鏡架幾何參數(shù)。根據(jù)獲取圖像與物理設備的映射關(guān)系，精確計算鏡架幾何參數(shù)的實際尺寸，具有檢測方便、精度高、穩(wěn)定等特點，有助于對眼鏡架質(zhì)量進行實時、準確的分析與檢測，為對眼鏡的質(zhì)量評價和質(zhì)量分析提供科學依據(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)檢測方法，利用機器視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)實現(xiàn)對于眼鏡架幾何參數(shù)的精確檢測。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)檢測方法，包括以下步驟:(I)將檢測對象放置預先固定檢測區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測區(qū)域圖像；(2)對獲取的圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對目標圖像進行二值化處理；(3)采用鼠標標記大致檢測區(qū)域后，選擇測量操作類型，然后由檢測系統(tǒng)調(diào)用相應算法，對標記圖像區(qū)域進行處理，實現(xiàn)智能化參數(shù)測量。所述步驟(I)前還包括采用自帶標準模板對成像系統(tǒng)鏡頭畸變進行矯正，利用高精度的標定板對系統(tǒng)進行精確標定。采用標準棋盤圖像方格的內(nèi)角點為特征點，根據(jù)特征點在世界坐標平面與采集圖像本身坐標的對應關(guān)系,求出成像系統(tǒng)鏡頭的畸變參數(shù),實現(xiàn)矯正。所述步驟(3)中測量類型為鏡腿長度時，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數(shù)和其排列方式，計算中心線的實際長度。所述計算中心線的實際長度包括以下步驟，按鏡腿長度方向進行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長度方向每增加一個相連的像素，其長度增加I個單位，其對角線方向每增加一個相連的像素，則其長度增加2V2個單位。所述步驟(3)中測量類型為鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸時，對獲取的鏡圈圖像進行封閉區(qū)域自動檢測和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在此基礎上求得上、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)點和積極效果:本發(fā)明利用機器視覺和圖像處理技術(shù)來智能化檢測眼鏡架幾何參數(shù)，根據(jù)獲取圖像與物理設備的映射關(guān)系，精確計算鏡架幾何參數(shù)的實際值，具有檢測方便、精度高、穩(wěn)定性好等特點，有助于實現(xiàn)對眼鏡架幾何尺寸進行實時、精確測量。


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)明采用的檢測平臺像示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實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)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(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)檢測方法，以PC機為檢測控制平臺，將圖像采集、處理、顯示及測量功能集于一體，并通過軟件進行人機交互，實現(xiàn)鏡架幾何參數(shù)智能化檢測。本發(fā)明以PC機I為控制平臺，包括1394采集卡、液晶顯示器、LED紅外光源3、數(shù)字CCD2、檢測臺4、光學系統(tǒng)及檢測軟件等。其系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示，設計封閉式檢測平臺如圖2所示。利用機器視覺及數(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)中心線單像素的個數(shù)和排列方式，及像素點與實際物理尺寸的映射關(guān)系，精確算出不規(guī)則鏡腿的實際長度。鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸等智能化檢測是先對圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，再對圖像進行動態(tài)閾值的二值化處理，利用圖像的灰度信息差異，實現(xiàn)將鏡片目標區(qū)域與鏡框區(qū)域進行精確的分離；最后對獲取的鏡圈圖像進行封閉區(qū)域自動檢測和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在基礎上，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修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。本發(fā)明在實施過程中，可采用下列器材:(I) PC機: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30巾貞每秒。(3)光源型號: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。(4)光學鏡頭: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，先采用標準的模板對數(shù)字CCD及光學系統(tǒng)進行畸變矯正，再采用精度為IOym的標定板，對成 像系統(tǒng)進行標定，以獲取成像系統(tǒng)單個像素所對應的實際物理面積。本發(fā)明采用標準棋盤圖像校正方法，采用標準棋盤圖像方格的內(nèi)角點為特征點，據(jù)其在世界坐標平面與采集圖像本身坐標的對應關(guān)系，求出攝像鏡頭的畸變參數(shù)，實現(xiàn)其矯正。然后，利用高精度的標定模板，對系統(tǒng)進行標定。通過幾何校正，再采用高精度的標定模板進行標定后，能使整個檢測區(qū)域不同位置檢測目標的實際表面面積與其相對應的圖像像素保持嚴格一致的比例關(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分布的噪聲，即高斯噪聲，為了能準確地檢測鏡架及鏡片圖像邊緣，需要對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。鏡腿長度尺寸的智能化檢測主要包括下列步驟:i)首先采用自帶標準模板圖像對成像系統(tǒng)進行畸變矯正，然后用高精度的標定模板對系統(tǒng)進行標定；ii)將被檢測的鏡架放置預先固定的檢測區(qū)域，通過高精度CXD成像系統(tǒng)，采集鏡腿側(cè)面圖像；iii)先對圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對目標圖像進行二值化處理；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]到處理的對象僅為二值圖，只考慮值為I的像素點為目標，首先計算其4個鄰點,如果和為4,則表示該點為內(nèi)點，不能被刪除，繼續(xù)掃描，如果小于4，則考慮8個鄰域的，如果4個鄰點之和為4，且像素點交叉數(shù)大于1，則保留該點，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數(shù)和其排列方式，計算中心線的實際長度。按鏡腿長度方向進行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長度方向每增加一個相連的像素，其長度增加I個單位，其對角線方向每增加一個相連的像素，則其長度增加2V2個單位；vi)液晶顯示器顯示鏡腿長度尺寸檢測結(jié)果。
鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸等智能化檢測主要包括下列步驟:1.首先采用自帶標準模板圖像對成像系統(tǒng)進行畸變矯正，利用高精度的標定模板對系統(tǒng)進行標定； .將被檢測的鏡架水平放置預先固定的檢測區(qū)域，通過高精度CXD成像系統(tǒng)，采集兩鏡圈水平圖像；ii1.先對圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，再對圖像進行動態(tài)閾值的二值化處理，利用圖像的灰度信息差異，實現(xiàn)將鏡片目標區(qū)域與鏡框區(qū)域進行精確的分離；iv.對獲取的鏡圈圖像進行封閉區(qū)域自動檢測和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在基礎上，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修正值作為鼻梁的寬度的尺寸。不難發(fā)現(xiàn)，利用機器視覺系統(tǒng)實現(xiàn)對鏡架參數(shù)的智能化測量，首先采集被檢測眼鏡的圖像，通過標記手段及圖像處理技術(shù)獲取眼鏡中檢測部件的有效圖像區(qū)域，并將需檢測眼鏡幾何參數(shù)轉(zhuǎn)化為對圖像像素的相關(guān)計算，最后根據(jù)檢測系統(tǒng)的定標參數(shù)，通過映射關(guān)系計算出所需的檢測參數(shù)。本發(fā)明所提出的方法具有實時性強、準確性高等特點，能滿足眼鏡規(guī)格尺寸參數(shù)測量要 求。
權(quán)利要求
1.一種眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將檢測對象放置預先固定檢測區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測區(qū)域圖像； (2)對獲取的圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對目標圖像進行二值化處理； (3)采用鼠標標記大致檢測區(qū)域后，選擇測量操作類型，然后由檢測系統(tǒng)調(diào)用相應算法，對標記圖像區(qū)域進行處理，實現(xiàn)智能化參數(shù)測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)前還包括采用自帶標準模板對成像系統(tǒng)鏡頭畸變進行矯正，利用高精度的標定板對系統(tǒng)進行精確標定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，采用標準棋盤圖像方格的內(nèi)角點為特征點，根據(jù)特征點在世界坐標平面與采集圖像本身坐標的對應關(guān)系，求出成像系統(tǒng)鏡頭的畸變參數(shù)，實現(xiàn)矯正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，所述步驟(3)中測量類型為鏡腿長度時，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數(shù)和其排列方式，計算中心線的實際長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，所述計算中心線的實際長度包括以下步驟，按鏡腿長度方向進行搜索，其中以選定的像素為操作像素，在其長度方向每增加一個相連的像 素，其長度增加I個單位，其對角線方向每增加一個相連的像素，則其長度增加2"2個單位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼鏡架幾何參數(shù)檢測方法，其特征在于，所述步驟(3)中測量類型為鏡圈寬度、鏡框高度及鼻梁尺寸時，對獲取的鏡圈圖像進行封閉區(qū)域自動檢測和處理，獲取兩鏡片封閉區(qū)域，并將鏡圈的內(nèi)輪廓曲線進行平滑處理后，提取兩鏡片平滑的閉合邊緣曲線，在此基礎上求得上、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)檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)采用可調(diào)節(jié)強度的環(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)檢測方法，包括以下步驟將檢測對象放置預先固定檢測區(qū)域，通過高精度成像系統(tǒng)，獲取眼鏡的檢測區(qū)域圖像；對獲取的圖像進行濾波處理，消除成像過程中引入的光反射噪聲，并對目標圖像進行二值化處理；采用鼠標標記大致檢測區(qū)域后，選擇測量操作類型，然后由檢測系統(tǒng)調(diào)用相應算法，對標記圖像區(qū)域進行處理，實現(xiàn)智能化參數(shù)測量。本發(fā)明利用機器視覺系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)實現(xiàn)對于眼鏡架幾何參數(shù)的精確檢測。
文檔編號G01B11/02GK103217108SQ201310111818
公開日2013年7月24日 申請日期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 申請人:東華大學