应用多项式插值函数提高面阵ccd尺寸测量的分辨力

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1、.第17卷第2期仪器仪表学报Vol17淤21996年4月CHINESEJOURNALOFSCIENTIFICINSTRUMENTAPr.1996应用多项式插值函数‘提高面阵CCD尺寸测量的分辨力吴晓波钟先信刘厚权张启明(重庆大学光电精密仪器系)(重庆大学计算机系),.摘典在图像测量系统中测量的精度主要取决子CCD摄像机的分辨率为提高图像浏量系,统的测量精度本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算,,,法并在此基础上本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像元边缘检测算法使图像测量系。统中的CCD摄像机的分辨率提高约60倍关扭词图像测量边缘检测亚像元边

2、缘检测多项式插值O引言。,图像测量技术是近年来在测量领域中形成的新的测量技术它以光学为基础融光电子、、、,、、、学计算机技术激光技术图像处理技术等现代科学技术为一体组成光机电算综合的测量系。它广泛应用于几何量的尺寸测量、航空等遥感测量、精密复杂零件的微尺寸测量和外观检测、以及光波干涉图、应力应变场状态分布图等和图像有关的技术领域中[1]。所谓图像测量,,就是测量被测对象时把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的测量方法其目的是从图像中提取有用的信号。图像测量的重要课题是正确地测量和处理图像。图像测量系统的测量原理是通过处理被测物体图像的边缘而获得物体的几何参数。可见,。

3、在图像测量系统中图像边缘检测是测量的基础和关键现有的一些边缘检测方法是对原始图。、o、、像按像素的某邻域构造边缘检测算子如梯度算子Sbel算子LaPlacian算子Kirsch算子。,等图但是由于原始图像往往含有噪声而边缘和噪声在空间域都表现为灰度有比较大的起,,。,落在频率域则反映为同是高频分量这就给边缘检测带来了困难为了克服噪声的影响r,Mar提出用二维高斯加权函数对原始图像作平滑然后检测二阶方向导数的零交叉点作为边,,。缘点[2j这种方法的优点是过滤了噪声而缺点是可能将原有的边缘也给平滑了另外值得指,,,,出的是现有的边缘检测算法所得到的边缘都具有一定的宽度尺寸分散检测

4、分辨率低不能直接用于测量。。,19949本文于年月收到第2期应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力,,为满足图像测量的需要和提高测量分辨率本文提出具有保持边缘特征和滤波功能且能,。适应非均匀照明的十字窗图像边缘自动检测算法使图像边缘精确地定位在一个像素上并在,,此基础上利用多项式插值函数推导出新的亚像元边缘检测算法从而使图像测量系统中的。CCD摄像机的分辨率提高约60倍1图像测量系统结构、、,图像测量系统的结构主要由CCD摄像机图像采集卡计算机及其外设等组成如图1所,ij一2,ij一l,,l,Ji,,i一2ji一lj+1ji+2j,ij+1,ij+2图1图像测量系统

5、结构框图图ZQ一5的十字窗,,其工作过程为将被测物体置于尽可能均匀照明的可控背景前CCD和图像卡将被测物,,体图像采集到计算机里计算机按一定的算法计算出被测物体的几何参数最后计算机对这些数据进行各种处理并将结果按一定的要求予以显示、存储或打印。2十字窗边缘自动检测算法,,,2。该算法的设计思想为首先对原始图像求梯度然后构造一QXQ十字窗口如图在窗,,内对梯度图像作滤波和提取边缘处理并根据窗内灰度值设置阐值使所设闭值能适应非均匀照明的图像。,。对于阶跃边缘已证明其边缘点在光强斜率最大的地方阁现考虑含有噪声和存在非均匀,;,o,1,,。照明的二维数字图像f(ij)ij=⋯N一1:

6、,,oerts,。第1步对f(ij)求梯度用Rb算法得其梯度图像R(ij)R(,1,1)一f(i+1,l,l)一f(i+1,ii)~!f(i一j一j+}+}f(i一1j+j一1)}(1):,,,第2步考虑存在非均匀照明对梯度图像R(ij)将其分为K个区域划分要求为每个区。k。,,,,。域内必须包含边缘然后求出每个区域内的灰度最大值R~和最小值Rkmik一12⋯K各k:区域闽值T为xn‘km‘T=(Rnma+R)/4(2),,,,:为克服噪声对梯度图像R(ij)的每一像素在十字窗W内以(ij)为中心作平滑处理得。,二、1又~,~,二、,,;,,妙LJ少一丽KL’少(3)台,,,

7、。其中M一QxQ一l为除(ij)点以外的W内包含的所有坐标点数,,,,,,。对梯度图像R(ij)的每一像素ij一23⋯N一3:,、;,当R(ij)>Tij任K区域17卷仪器仪表学报第:,,;且R(ii)R(ij+2)