基于协方差矩阵的轮廓曲线拟合算法研究.pdf

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1、．机械设计与制造第5期58MachineryDesign&Manufacture2010年5月文章编号：1001—3997(2010)05—0058—02基于协方差矩阵的轮廓曲线拟合算法研究术李延芳(宁波大红鹰学院，宁波315175)AnimprovedfittingalgorithmforcontourcurvebasedoncovariancematricesLIYan—fang(NingboDahongyingCollege，Ningbo315175，China)j【摘要】针对工业视觉领域中，包含直线、圆弧特征的零件轮廓尺寸的检测，提出了一种基于协方差矩阵的轮廓曲线拟合算法

2、。该算法首先采用8一连通法提取轮廓边缘数据，并排序成有序点集；然后计算轮廓曲线最小包围盒，根据已知曲线类型，初步确定特征点范围；其次基于协方差矩阵的特征值分析自适应地确定特征点的支撑区域，精确提取特征点；最后采用最小二乘法拟合曲线方程，重建轮廓曲线。对具体的零件进行实验分析，结果表明，采用基于协方差矩阵的轮廓曲线拟合算法实用性强，测量精度高，对在线视觉检测具有重要意义。关键词：工业视觉；协方差矩阵；轮廓曲线；特征点提取；曲线重建【Abstract】Animprovedfittingalgorithmbasedoncovariancematricesforplanarcontour

3、curvewhichincludestheaturesoflineandarCinthefieldofindustrialvisionisproposed．Firstly，thecontourdatapointswhichhavebeenexactedby8-connectivitymethodareor&red，andthesmallestboundingboxofcontourcurveiscomputed，whichcanbeusedtorecognðescopeofaturepointsaccordingto{knowncurvetype．Then，theregio

4、nofsupportofeachpointisdefinedadaptivebasedontheenvalueanalysisofitscovariancematrices，whichcanbeusedtoexactfeaturepoints．Finally，econtourcurveisreconstructedbyusingleast-squarescurvefittingtechnique．Theexperimentalresuhsdemonstratedthattheproposedfittingalgorithmforcontourcurvebasedoncovaria

5、ncematricesiseffectiveandprecision，：whichmakeanimportantfunctioninonlineinspection．；Keywords：Industrialvision；Covariancematrices；Contourcurve；Featurepointextraction；CurvereconstructionI’l．．Ⅲ·-．-·-．1⋯·-．1¨．·_I-·’‘·-．．·．．．·．．1¨．·-I-．．⋯‘’．．‘‘·‘。’·’Ⅲ。．．‘‘···¨．··¨'。“．．‘’。‘‘··‘’’·‘‘’·‘’．-‘’。·‘‘·-¨。

6、·’”··。‘·‘‘·‘’¨-·-¨¨．·中图分类号：TH12，TP391文献标识码：A1引言2协方差矩阵轮廓曲线拟合算法在工业视觉检测领域中是一个重要的研这里用P表示从一副图像中提取出来的轮廓，该轮廓由n对究课题。由于大多数零件的轮廓是由直线、圆弧等简单的特征曲坐标组成。线段组成的平面组合曲线，必须对平面组合曲线进行分段处理，P={p=(托，Y)，i=l，2，3，⋯，H}从处理数据中提取特征点(即不同特征曲线段的连接点)，并根据式中：p。一p的相邻点，当i=n时，i对取模。使用Y(p)表示P每个分段的曲线类型重建轮廓曲线，而轮廓分段的精确程度直接右侧S个相邻点所组成的集合，即影

7、响着计算机后续识别的准确性】。(p)={pIpj=(x，Y)√=+1，i+2，⋯，i+s}对由测量设备或扫描设备等获得的轮廓数据进行分段与识则Y(p)的协方差矩阵M(p)为：别，国内外已有很多学者在这方面进行了研究。文献睬用近似曲M(pi)：I1【m21，，22J率累加和方法进行轮廓识别，该方法的缺点是曲率累加会使噪声放大，对累加曲线还需采用多边形逼近方法求特征点，这增加了其中，I1，*~2J2计算量，而且由于多边形逼近法本身的缺点使整个算法的实用性一z=1外或于也大打折扣。文献