一種電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，特別涉及基于信號(hào)處理技術(shù)對(duì)電 纜護(hù)套厚度進(jìn)行精細(xì)測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電纜的年需求量急劇增加。隨著未來(lái)幾年國(guó)內(nèi) 城鎮(zhèn)化、重工業(yè)化的發(fā)展，通訊網(wǎng)絡(luò)、電網(wǎng)建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域內(nèi)對(duì)電纜的需求量仍然處 于快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這勢(shì)必對(duì)電纜生產(chǎn)廠商的電纜質(zhì)量檢測(cè)提出更高要求。傳統(tǒng)機(jī)械性的測(cè) 量方法的檢測(cè)精度和檢測(cè)速度已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求。這類測(cè)量方法一次只能測(cè)量被選 擇兩點(diǎn)之間的厚度，不僅工作量大、效率低，而且其測(cè)量誤差除了儀器本身的誤差外，還與 瞄準(zhǔn)、定位誤差有關(guān)，并且由于接觸會(huì)造成切片材料變形。因此研宄開(kāi)發(fā)厚度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 是非常必要的。此外，電纜護(hù)套和絕緣材料的厚度尺寸小、精度要求較高，對(duì)其進(jìn)行精密測(cè) 量很困難，傳統(tǒng)的接觸法測(cè)量往往達(dá)不到測(cè)量精度的要求。
[0003] 與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，圖像測(cè)量技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)越性。首先，由于光的傳播速 度極快，圖像測(cè)量不僅適用于靜態(tài)測(cè)量，也適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量；由于光路系統(tǒng)可以獲得很高的 信號(hào)放大率，因此測(cè)量的準(zhǔn)確度相當(dāng)高，通過(guò)選擇合適的放大或縮小鏡頭，可以對(duì)不同尺寸 大小的零件進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)整個(gè)視場(chǎng)或局部視場(chǎng)中目標(biāo)的特性進(jìn)行測(cè)量，極大地?cái)U(kuò)展了 測(cè)量范圍，靈活性得到了提高；圖像測(cè)量技術(shù)利用電子計(jì)算機(jī)及各種軟件功能進(jìn)行圖像處 理，非接觸測(cè)量使得對(duì)被測(cè)物不用加以任何干擾限制，可以獨(dú)立地、客觀地對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行 測(cè)量，有效地避免了人眼讀數(shù)等因素造成的誤差，減少了重復(fù)性測(cè)量的誤差和儀器本身形 成的誤差，有利于提高精度；圖像測(cè)量技術(shù)采用了 "圖像"這種信息含量非常豐富的載體并 以數(shù)字圖像處理技術(shù)為理論基礎(chǔ)，大大增強(qiáng)了它對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和異型曲面的測(cè)量能力；同時(shí) 專用數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)對(duì)于圖像檢測(cè)算法快速的實(shí)現(xiàn)，起了很大的推動(dòng)作用。目前圖 像測(cè)量技術(shù)已經(jīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，但是在電纜護(hù)套厚度的測(cè)量方面應(yīng)用較少，這是因?yàn)殡娎| 護(hù)套有其自身的特殊性，必須根據(jù)其具體特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有的圖像測(cè)量技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。在專利ZL 2009100354236中，我們提出了一種基于圖像處理的電纜護(hù)套厚度測(cè)量方法，首先對(duì)采集到 的圖像進(jìn)行平滑預(yù)處理，而后進(jìn)行Sobel邊緣檢測(cè)，對(duì)單像素圖像進(jìn)行邊緣提取，并用多項(xiàng) 式插值的方法進(jìn)行亞像素定位，最終得到厚度的輸出結(jié)果，但是該方法并且沒(méi)有將邊緣提 取出的點(diǎn)進(jìn)行有效的分類，定位算法精度也不高，從而影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確度和精細(xì)度。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設(shè)計(jì)一種基于圖像處理的電纜護(hù)套厚 度測(cè)量方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 圖像的預(yù)處理 將標(biāo)準(zhǔn)電纜護(hù)套灰度圖作為輸入，先用自適應(yīng)分級(jí)中值濾波進(jìn)行濾波去噪，然后用 Gabor增強(qiáng)技術(shù)對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，得到預(yù)處理后的電纜護(hù)套切片圖； (2) 邊緣像素級(jí)坐標(biāo)提取 對(duì)預(yù)處理后的電纜護(hù)套切片圖使用Sobel邊緣檢測(cè)算法獲取其邊緣二值圖；接著，對(duì) 其使用輪廓跟蹤技術(shù)提取出電纜護(hù)套的內(nèi)外邊緣像素級(jí)點(diǎn)集的坐標(biāo)； (3) 基于梯度相關(guān)矩陣對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和判別，本步驟的實(shí)施流程如下： (3-1)設(shè)提取出輪廓的圖像中輪廓上的各個(gè)點(diǎn)i α=ι，···，ι)的像素坐標(biāo)用Ui,乃） 來(lái)表示；對(duì)每個(gè)點(diǎn)i，計(jì)算梯度相關(guān)矩陣：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 圖像的預(yù)處理，將標(biāo)準(zhǔn)電纜護(hù)套灰度圖作為輸入，先用自適應(yīng)分級(jí)中值濾波進(jìn)行濾 波去噪，然后用Gabor增強(qiáng)技術(shù)對(duì)去噪后的圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，得到預(yù)處理后的電纜護(hù) 套切片圖； (2) 邊緣像素級(jí)坐標(biāo)提取，對(duì)預(yù)處理后的電纜護(hù)套切片圖使用Sobel邊緣檢測(cè)算法獲 取其邊緣二值圖；接著，對(duì)其使用輪廓跟蹤技術(shù)提取出電纜護(hù)套的內(nèi)外邊緣像素級(jí)邊緣點(diǎn) 集； (3) 基于梯度相關(guān)矩陣對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和判別； (4) 基于角點(diǎn)鄰近區(qū)域支撐點(diǎn)的支撐線擬合亞像素定位算法，完成角點(diǎn)坐標(biāo)的精確定 位； (5) 基于ZOM亞像素邊緣重定位算法，完成非角點(diǎn)坐標(biāo)的精確定位； (6) 計(jì)算電纜護(hù)套厚度。
2. 如權(quán)利要求1所述的電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟（3)的實(shí) 施流程如下： (3-1)設(shè)提取出輪廓的圖像中輪廓上的各個(gè)點(diǎn)i α=ι，···，ι)的像素坐標(biāo)用Ui,乃） 來(lái)表示；對(duì)每個(gè)點(diǎn)i，計(jì)算梯度相關(guān)矩陣：
(3-2)計(jì)算梯度相關(guān)矩陣對(duì)應(yīng)的行列式的值det (屬)=14 I ; (3-3)將det(i()按照從大到小的順序進(jìn)行排列，取出排在前三位的值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，作為 三個(gè)角點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟（4)的實(shí) 施流程如下： (4-1)規(guī)定支撐區(qū)域的大小為R，分別在步驟（3-3)檢測(cè)出的角點(diǎn)P (坐標(biāo)為Utl, Λ)) 的兩旁沿邊緣線確定兩個(gè)角點(diǎn)支撐點(diǎn)集，分別記為Α，Β，這里R可以取小于等于3的任意數(shù)， 在R中隨機(jī)取3個(gè)點(diǎn)P1, P2, P3組成Α，隨機(jī)取另3個(gè)點(diǎn)P Ρ_2, Ρ_3作為B ; (4-2)由兩個(gè)支撐點(diǎn)集A，B分別通過(guò)(式1)和（式2)，求得對(duì)應(yīng)的支撐線的方向向量
上兩式中，[i/x(i)，4(i)]為點(diǎn)Pi (1=1，2,3，-1，-2，-3)處的梯度向量； (4-3)分別計(jì)算出角點(diǎn)Utl, Λ)到兩條支撐線的相對(duì)距離均和4 :
(4-4).分別求出兩條支撐線的表達(dá)式，計(jì)算公式如下：
(4-5)求出兩條支撐線的角點(diǎn)P'，坐標(biāo)為〇rp，Λ)，即作為角點(diǎn)P的亞像素坐標(biāo)
4. 如權(quán)利要求3所述的電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟（5)的實(shí) 施流程如下： (5-1)對(duì)除了角點(diǎn)之外的其他邊緣點(diǎn)，如點(diǎn)Ε，其像素級(jí)的坐標(biāo)為U _f)，以7x7大小 的ZOM模板分別在輸入灰度圖片的U _f)點(diǎn)處卷積，得到該點(diǎn)的Zernike矩， (5-2)通過(guò)下式計(jì)算得出邊緣線的旋轉(zhuǎn)角度多：
(5-3)計(jì)算V1、V2和·^，計(jì)算公式如下：
(5-4)計(jì)算出當(dāng)前邊緣點(diǎn)E對(duì)應(yīng)的亞像素坐標(biāo)Ue, Λ)，如下：
采用本步驟中的上述方式，遍歷所有的非角點(diǎn)，從而求出所有點(diǎn)的亞像素坐標(biāo)值。
5. 如權(quán)利要求4所述的電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，其特征在于所述步驟（6)的實(shí) 施流程如下： (6-1)對(duì)于三個(gè)角點(diǎn)，分別遍歷外邊緣點(diǎn)，求與每個(gè)角點(diǎn)距離最小的外邊緣點(diǎn)坐標(biāo)，則 這內(nèi)外邊緣兩點(diǎn)之間的距離D，E，F(xiàn)即為三個(gè)最大厚度； (6-2)找出D和E之間的外邊緣中點(diǎn)作為外邊緣點(diǎn)，而后遍歷內(nèi)邊緣，找到與該外邊緣 點(diǎn)距離最小的內(nèi)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)，則這內(nèi)外邊緣兩點(diǎn)之間的距離即為最小厚度，記為B ;用同樣 的方式找出E和F之間的最小厚度A，D和F之間的最小厚度C ;最終的輸出結(jié)果為A~F的 值。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電纜護(hù)套厚度的精細(xì)測(cè)量方法，解決了傳統(tǒng)的幾何測(cè)量方法精度低、誤差大、效率低等缺點(diǎn)。本發(fā)明首先對(duì)采集到的電纜護(hù)套切片圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用Sobel邊緣檢測(cè)方法和輪廓跟蹤技術(shù)得到邊緣像素級(jí)坐標(biāo)，而后采用基于梯度相關(guān)矩陣對(duì)角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)和判別，對(duì)于角點(diǎn)，采用基于角點(diǎn)鄰域支撐點(diǎn)的支撐線擬合方法進(jìn)行亞像素定位，而對(duì)于非角點(diǎn)，采用基于ZOM亞像素邊緣重定位算法，完成其的精確定位。本發(fā)明使得電纜護(hù)套的測(cè)量的精細(xì)度得到進(jìn)一步提高，并且易于實(shí)施。
【IPC分類】G01B11-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104764407
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510070579
【發(fā)明人】周鋒, 王如剛, 王吉林, 紀(jì)正飚
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日