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一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標誤差測定方法
【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誤差測定方法。方法是：制定圓盤格標定片，標定片上設(shè)置多個標定圓點；把標定片放置到被測物放置平臺上拍攝圖像PX1，向被測物放置平臺X’軸方向移動適當距離拍攝圖像PX2，把PX2與PX1圖像中對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量，所得向量與相機X軸夾角平均值為被測物放置平臺X’軸與相機X軸夾角；按同樣方法，被測物平臺向Y’軸方向移動適當距離，分別拍攝PX3和PX4，經(jīng)計算得到被測物放置平臺Y’軸與相機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誤差測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動檢測領(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)代自動化技術(shù)的一個重要組成部分。采用圖像方式對被檢測物件進行靜態(tài)檢測是視學(xué)檢測中的一個重要應(yīng)用。當需要對被檢測物件進行高精度檢測時，通常還需要拍攝高精度圖像，然而用于拍攝照片的照相機因目前的技術(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。當需要采集較大物件圖像時，需要采集拍攝多次不同的局部圖像，再進行圖像拼接。目前的圖像拼接系統(tǒng)中，對具有重復(fù)紋理特征大物面物件的高精度圖像在拼接時，拼接位置容易產(chǎn)生重疊，對最終拼接效果產(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，被檢測物件會相對相機鏡頭作平移用以獲取多個子圖像，當被檢測物件放置平臺平移的坐標系與相機系統(tǒng)坐標系不相重合，而存在夾角時，被檢測物件移動到某位置所采集的子圖像位置坐標值與相機系統(tǒng)位置坐標值會產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致圖像拼接產(chǎn)生重疊。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[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平臺坐標系與相機坐標系之間誤差，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誤差測定方法:首先，制定一圓盤格標定片，圓盤格標定片上設(shè)置邊緣清晰的多個標定圓點；
[0005]然后，把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺X’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機X軸夾角；
[0006]最后，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機Y軸夾角；
[0007]確定圖像采集裝置坐標誤差為:被測物放置平臺V軸與相機坐標軸X之間夾角Θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機坐標軸Y之間夾角β。
[0008]具體步驟是:
[0009]S1:制作圓盤格標定片，所述圓盤格標定片上設(shè)置若干不重疊標定圓點，標定圓點與圓盤格標定片邊界清晰，所述標定圓點設(shè)置為m行，m列,標定圓點個數(shù)為n=mXm ；
[0010]S2:把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(Xli, y Ii),其中 i=l，2，——,η ；
[0011]其中，橢圓擬合是根據(jù)各標定圓點的輪廓，提取出邊界點，以邊界點為擬合點，以橢圓方程為模型進行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點坐標，求出該橢圓方程的各個參數(shù)，得到的橢圓中心為標定圓點的亞像素圓。
[0012]S3:被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺V軸方向移動適當距離，圓盤格標定片不超出相機視野，拍攝圖像ΡΧ2，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x2i，y 2i),其中i=l, 2，.…，η ;
[0013]S4:把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像ΡΧ3，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x3i, y 3i),其中 i=l，2，——,η ；
[0014]S5:被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動適當距離，圓盤格標定片不超出相機視野，拍攝照片PX4，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x4i，y 4i),其中i=l, 2，.…，η ;
[0015]S6:計算ΡΧ2與PXl圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(X21-Xli, Y21-Yli), 1=1, 2,——，η,取η個向量與相機X軸的夾角Qi, i=l, 2，——，n,求取夾角的平均值Θ，得到平臺X’軸與相機X軸的夾角Θ ；
[0016]S7:計算PX4與PX3圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(x41-x3i, y41-y3i), i=l, 2，——，η,取η個向量與相機Y軸的夾角^i, i=l, 2,——，n,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與 相機Y軸的夾角β。
[0017]確定圖像采集裝置坐標誤差為:被測物放置平臺V軸與相機坐標軸X之間夾角θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機坐標軸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，直接進行S5步，其中S7步驟中替換為:
[0019]S71:計算ΡΧ4與ΡΧ2圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(x41-x2i, y41-y2i), i=l, 2，——，η,取η個向量與相機Y軸的夾角Pi, i=l, 2,——，n,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機Y軸的夾角β。其中，圓盤格標定片上標定圓點行列中m=5至30,標定圓點直徑0.5mm~3mm,標定圓點行列間距為Imm~4mm ；
[0020]其中，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標是根據(jù)各標定圓點的輪廓，提取出邊界點，以邊界點為擬合點，以橢圓方程為模型進行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點坐標，求出該橢圓方程的各個參數(shù)，得到的橢圓中心為標定圓點的亞像素圓。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誤差測定方法，通過使用圓盤格標定片放置到被測物放置平臺，再通過對被測物放置平臺移動前和移動后的位置進行圖像拍攝，經(jīng)過計算得到被測物放置平臺坐標軸與相機坐標軸之間的夾角，即被測物放置平臺坐標系與相機坐標系之間的誤差。[0023]通過利用上述誤差，可以在后續(xù)圖像拼接過程中進行修正，從而保證被測物放置平臺與相機坐標平臺之間的坐標統(tǒng)一，可以有效地避免圖像拼接的重合。
具體實施例
[0024]實施例1:
[0025]一種視覺檢測系統(tǒng)的圖像采集裝置坐標誤差測定方法，首先，制定一圓盤格標定片，圓盤格標定片上設(shè)置邊緣清晰的多個標定圓點；
[0026]然后，把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺X’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機X軸夾角；
[0027]最后，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機Y軸夾角；
[0028]S1:制作圓盤格標定片，所述圓盤格標定片上設(shè)置若干不重疊標定圓點，標定圓點與圓盤格標定片邊界清晰，所述標定圓點設(shè)置為m行,m列,標定圓點個數(shù)為n=mX m ;標定圓點行列中m=5至30,標定圓點直徑0.5mm~3mm,標定圓點間距Imm~4mm ；
[0029]實施例1中，m取值為5，則η值為25。標定圓點直徑0.5mm,標定圓點間距Imm ；
[0030]S2:把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(Xli, y Ii),其中 i=l，2，——,η ；
[0031 ] 其中，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標是根據(jù)各標定圓點的輪廓，提取出邊界點，以邊界點為擬合點，以橢圓方程為模型進行擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點坐標，求出該橢圓方程的各個參數(shù)，得到的橢圓中心為標定圓點的亞像素圓。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誤差測定方法，其特征是:首先，制定一圓盤格標定片，圓盤格標定片上設(shè)置邊緣清晰的多個標定圓點； 然后，把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺X’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PXl和圖像PX2，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與X軸夾角平均值為被測物放置平臺V軸與相機X軸夾角； 最后，被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動適當距離，移動前后分別拍攝圖像PX3和圖像PX4，通過圖像處理方法得到各標定圓點的圓心坐標，對應(yīng)標定圓點的圓心坐標之差得到的多個向量與Y軸夾角平均值為被測物放置平臺Y’軸與相機Y軸夾角； 具體步驟是: S1:制作圓盤格標定片，所述圓盤格標定片上設(shè)置若干不重疊標定圓點，標定圓點與圓盤格標定片邊界清晰，所述標定圓點設(shè)置為m行，m列,標定圓點個數(shù)為n=mXm ； S2:把圓盤格標定片放置到被測物放置平臺上，拍攝圖像PX1，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標(Xli，Yli),其中 i=l，2，——,η ； S3:被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺X’軸方向移動適當距離，圓盤格標定片不超出相機視野，拍攝圖像ΡΧ2，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x2i，y2i)，其中i=l, 2，.…，η ; S4:把圓盤格標定片放置 到被測物放置平臺上，拍攝圖像ΡΧ3，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x3i，YSi).其中 i=l，2,——,η ； S5:被測物放置平臺帶動圓盤格標定片按被測物放置平臺Y’軸方向移動適當距離，圓盤格標定片不超出相機視野，拍攝照片PX4，提取圓盤格標定片上標定圓點的輪廓，采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片標定圓點的亞像素圓心坐標(x4i，Y 4i),其中i=l, 2，.…，η ; S6:計算ΡΧ2與PXl圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(x21-Xii, y21-yii), i=l, 2，——，η,取η個向量與相機X軸的夾角θ i，i=l, 2，——，η,求取夾角的平均值Θ，得到平臺X’軸與相機X軸的夾角Θ ； S7:計算ΡΧ4與ΡΧ3圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(x41-x31.Υ4?_Υ3?).1=1.2,——，n,取n個向量與相機Y軸的夾角Pi, i=l, 2,——，η,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機Y軸的夾角β ； 確定圖像采集裝置坐標誤差為:被測物放置平臺V軸與相機坐標軸X之間夾角Θ，和與被測物放置平臺Y’軸與相機坐標軸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，直接進行S5步，其中S7步驟中替換為: S71:計算ΡΧ4與ΡΧ2圖像相對應(yīng)標定圓點亞像素圓心坐標之差得到η個向量rxi=(x41-X2i, y41-y2i).1=l, 2，——，η,取η個向量與相機Y軸的夾角β i； i=l, 2，——，η,求取夾角的平均值β，得到平臺Y’軸與相機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誤差測定方法，其特征是:標定圓點行列中m=5至30,標定圓點直徑0.5mm~3mm,標定圓點行列間距為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誤差測定方法，其特征是:所述采用橢圓擬合的方式計算圓盤格標定片各標定圓點的亞像素圓心坐標是根據(jù)各標定圓點的輪廓，提取出邊界點，以邊界點為擬合點，以橢圓方程為模型進行最小二乘法擬合，使橢圓方程盡量滿足邊界點坐標，求出該橢圓方程的各個參數(shù)，得到的橢圓中心為標定圓點的亞像素圓。
【文檔編號】G01C25/00GK103471618SQ201310432245
【公開日】2013年12月25日 申請日期: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 申請人:電子科技大學(xué)