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(tái)上拍攝圖像PX1,向被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)X’軸與相機(jī)X軸夾角;按同樣方法,被測物平臺(tái)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(tái)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)相對(duì)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(tái)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(huì)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(tái)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(tái)上,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)V軸與相機(jī)X軸夾角;
[0006]最后,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)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(tái)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(tái)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(tái)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(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(tái)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(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)X’軸與相機(jī)X軸的夾角Θ ;
[0016]S7:計(jì)算PX4與PX3圖像相對(duì)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(tái)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(tái)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(tái)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(duì)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(tái)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(tái),再通過對(duì)被測物放置平臺(tái)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(tái)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(tái)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(tái)與相機(jī)坐標(biāo)平臺(tái)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(tái)上,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)V軸與相機(jī)X軸夾角;
[0027]最后,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)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(tái)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(tái)上,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)V軸與相機(jī)X軸夾角; 最后,被測物放置平臺(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)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(tái)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(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(tái)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(tái)帶動(dòng)圓盤格標(biāo)定片按被測物放置平臺(tái)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(duì)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(tái)X’軸與相機(jī)X軸的夾角Θ ; S7:計(jì)算ΡΧ4與ΡΧ3圖像相對(duì)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(tái)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(tái)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(tái)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(duì)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(tái)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(hào)】G01C25/00GK103471618SQ201310432245
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:電子科技大學(xué)