机器视觉第5章尺寸测量技术.ppt

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1、第5章尺寸测量技术第5章尺寸测量技术第5章尺寸测量技术尺寸测量是机器视觉技术最普遍的应用行业，包括物件的长度、角度、孔径、直径、弧度等都是典型的物件待测几何参数。传统尺寸测量精度低、速度慢、无法满足大规模自动化生产的需要。基于机器视觉的尺寸测量技术属于非接触性测量，具有检测精度高、速度快、成本低、便于安装等优点。不但可以获取在线产品的尺寸参数，同时可对产品作出在线实时判定和分检。第5章尺寸测量技术第5章内容长度测量面积测量圆测量线弧测量角度测量第5章尺寸测量技术5.1长度测量长度测量是尺寸测量技术中应用最广泛的一种测量，基于机

2、器视觉的长度测量发展迅速，技术比较成熟。特别是测量精度高、速度快，对在线有形工件的实时NG(NoGood)判定、监控分检方面应用广泛。直线间距离测量线段长度测量第5章尺寸测量技术5.1.1距离测量基本步骤：1)对定位距离的两条直线进行识别和拟合。(关键步骤)2)得到直线方程后，根据数学方法计算两线间的距离。直线是图像的基本特征之一，研究直线检测算法具有重要意义。一般，物体平面图像的轮廓可近似为直线及弧的组合，因此，对物体轮廓的检测与识别可以转化为对这些基元的检测与提取。在运动图像分析和估计领域，也可以采用直线对应法实现刚体旋转

3、量和位移量的测量。两种经典的直线拟合(检测)算法：最小二乘法、哈夫(霍夫)变换法第5章尺寸测量技术直线拟合的最小二乘法直线函数：y=ax+b，a、b是待定常数。记：i=yi-(axi+b)i反映计算值y与实际值yi的偏差，可正可负。用i的平方反映估计值与实际值的偏差。对拟合直线上的若干点，当它们的偏差平方和最小，可以保证每个点的偏差都不会大。第5章尺寸测量技术直线拟合的最小二乘法问题归结为：确定y=ax+b中的常数a、b，使F(a,b)最小极值原理：①②③第5章尺寸测量技术直线拟合的最小二乘法直线函数：y=ax+b，a和

4、b是待定常数。极值原理：最小二乘法可以方便、快速地求解直线方程。缺点：拟合出的两条直线可能不平行。一般采用一条直线上多点到另一条直线的距离平均值来近似计算。思考题：一张图上有多条直线，如何将离散的像素点分到正确的直线类中？第5章尺寸测量技术直线拟合的哈夫变换方法Hough变换[Hough，1962]是一种利用图像全局特征将特定形状的边缘连接起来，形成连续平滑边缘的一种方法。它通过将源图像上的点映射到用于累加的参数空间，实现对已知解析式曲线的识别。由于Hough变换利用了图像全局特性，所以受噪声和边界间断的影响较小，比较鲁棒(R

5、obust)。Hough变换常用来对图像中的直线和圆进行识别。第5章尺寸测量技术QPO直线拟合的哈夫变换方法直线函数：y=px+q图像空间XY：(x,y)参数空间PQ：(p,q)YXO(x1,y1)(x2,y2)q=-x1p+y1q=-x2p+y2p’q’点--线对偶性：图像空间中共线的点，对应在参数空间中相交的线。参数空间中相交于一点的所有直线，在图像空间里都有共线的点与之对应。第5章尺寸测量技术直线拟合的哈夫变换方法点--线对偶性：图像空间XY中共线的点，对应在参数空间PQ中相交的线。参数空间PQ中相交于一点的所有直线，在

6、图像空间XY里都有共线的点与之对应。结论：在PQ平面上相交直线最多的点，对应在XY平面上的直线就是解。问题：在XY平面中用斜率描述的直线存在斜率P无穷大(即直线垂直)的情况，会给计算带来不便，一般采用点-正弦曲线对偶。第5章尺寸测量技术直线拟合的哈夫变换方法直线的极坐标方程：r=xcos+ysin参数空间r：(r,)，(0,)，r(-R,R)点--正弦曲线对偶：图像空间中的点(x,y)映射到r参数空间r=x1cos+y1sinr=x2cos+y2sin(x2,y2)(x1,y1)第5章尺寸测量技术直线

7、拟合的哈夫变换方法假设：1)图像上的直线是一个容器；2)直线上的点(图像中的特定像素)是放在容器中的棋子。由于图像上任一像素可以同时属于多根直线，即可看成每个棋子(像素)可以同时放在多个容器中(直线)。Hough变换的基本思想：依次检查图像上的每个棋子(特定像素)。对每个棋子，找到所有包含它的容器(直线)，并为每个容器的计数器加1。遍历结束后，统计每个容器所包含的棋子数量。当图像上某个直线包含的特定像素足够多时，就可以认为直线存在。第5章尺寸测量技术Hough变换时，依次对像素A、B进行处理像素A的处理结果：L1、L2、L3、

8、L4等直线的计数器加1；像素B的处理结果：L2、L6、L7、L8等直线的计数器加1；最终结果：除L2外，其余直线区域的计数器值均为1。根据图像大小设定阈值T，规定若某个直线计数器内包含的特定像素数量>T，则认为此直线存在。L1L2L3L4L6L7L8AB第5章尺寸测量技术直线