基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于計算機領域，涉及圖像處理，尤其是一種基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的發展，工業生產線對產品質量控制的要求越來越高，產品尺寸向小尺度發展，計量方式從抽檢向在線全檢過渡，對產品測量和檢測的要求越來越高。在工業生產向柔性化、自動化發展的進程中，視覺檢測技術憑借其具有非接觸、實時、在線、精度高等特點，在工業檢測中有許多應用，例如薄片零件邊緣檢測、工具磨損檢測、圓弧形零件尺寸測里寺ο
[0003]內外徑和同心度是圓弧零件的重要參數，在工業生產中需要對其實時檢測以保證產品質量?；谝曈X檢測技術的圓弧零件內外徑和同心度測量，首先要保證通過圖像處理提取到零件內外圓的準確可靠。目前，完整圓弧零件內外徑和同心度檢測的圖像處理算法主要歸為兩類，一類是基于Hough變換算法及改進算法，另一類是圓度檢測算法。Hough變換計算量大，圓度檢測算法更適合簡單背景圖像中圓的檢測。但對于有小于半圓弧大小的缺口、不完整的內外圓弧點提取，上述方法需根據具體圖像情況調節相關參數，無法滿足實時、連續、準確的工業生產檢測需求。
[0004]經檢索，發現兩篇關于零件尺寸視覺檢測方法的專利文獻，其中，公開號為CN102538672A的中國專利公開了一種基于CMOS機器視覺零件尺寸測量系統及測量檢驗方法，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和尺寸測量模塊；所述圖像采集模塊完成對所拍攝零件輪廓邊緣的圖像采集；圖像處理模塊對采集的圖像進行二值化、濾波處理后，再通過邊緣檢測，得到零件圖像的邊緣；尺寸測量模塊通過特征提取、計算出所測對象邊緣輪廓的像素值，通過標定，該像素值則能直接反映零件的尺寸。不但能實現外形輪廓尺寸測量，也能完成小通孔的孔徑測量；配備專用輔具后能實現喇叭形槽底寬度的測量；
[0005]公開號為CN103438803A的中國專利公開了計算機視覺技術跨視場精確測量矩形零件尺寸的方法，包括:將待測矩形零件放置于矩形基準塊上，使得對稱軸0與對稱軸0’相互平行或者相互成一定的夾角α，且0° <α〈15° ;確保零件不超出矩形基準塊的邊緣；利用矩形基準塊中線段EE’、FF’、GG’、ΗΗ’、EF的長度，結合利用預先設置的計算機圖像處理程序精確檢測的線段E1、I’ E’、FJ、J’ F’、GK、K’ G’、HP、P’ H’長度，計算待測矩形零件的邊緣線尺寸。本發明檢測結果的精度高，且降低了檢測系統的成本，可應用于精確測量矩形零件尺寸。
[0006]經對比，上述專利文獻的側重點是對較為規則的零件尺寸進行精確測量，而對于具有一定弧度的圓弧零件的尺寸測量的適用度不強。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種根據缺口圓弧的特征完成內外徑和同心度檢測的基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法。
[0008]本發明采用的技術方案是:
[0009]一種基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法，其步驟為:
[0010]⑴圖像二值化:采用0TSU算法(大津法或最大類間方差法)得到最優的二值化閾值，對獲取到的缺口圓弧零件圖形進行二值化處理；
[0011]⑵缺口圓弧輪廓提取:采用Canny算法對二值化后的缺口圓弧圖像提取輪廓點集，提取到的輪廓點像素坐標記為;
[0012]⑶圓弧點區域自適應分割:
[0013]a.對輪廓點Pi (Xi, yj進行直線擬合，獲得直線l^ax+by+c = 0，該直線通過所有輪廓點的中點Ρε(χ。，y。)，該直線將缺口圓弧輪廓切分成兩個不均勻的區域，如果為完整圓弧，則擬合出的直線將近似將圓弧平分為兩個坐標區域，缺口的存在則造成擬合直線將偏離缺口所在的一段；
[0014]b.根據公式山=axi+byjc計算每個輪廓點？;到直線1丨的有正負符號的距離，并從小到大排序，在最小和最大距離的兩個點中，絕對值距離最大的點Pn(xn，yn)為墊片缺口處的一個外圓弧邊緣點，直線1:分割的兩個區域中，與P?到直線1 #巨離同正負的點所在區域記為坐標區域A，不同正負的點所在區域記為坐標區域匕(不包含缺口的內外圓弧點所在區域)；
[0015]c.根據直線h的方程系數，構建與1 i垂直正交且過P。點的直線l2:_bx+ay+d=0，其中d = b^-ay。，直線12穿過缺口，將坐標區域A劃分成兩個區域，兩個區域的輪廓點到12的距離有正負之分，利用該特征，分別在劃分的這兩個區域內尋找到直線12絕對值距離最近的兩個點ρ ιη1 (xini, yinl)、pin2 (xin2, yin2)和絕對值距離最遠的兩個點Poutl (Xoutl，youtl^、Pout2 (Xout2，^out2^，Poutl (Xoutl，^outl^、Pout2 (xout2, yout2)近似為外圓弧直徑上的兩個點，計算 Pc^u (Xoutl, Youtl)和 Pout2 (Xout2， yout2)的中點Ρ。(χ。，y。)，該點作為近似圓心點，計算Ριηι(χιηι, yini)和 Pin2 (Xin2， yin2)至ij直線1:距離最近的點，記為Pin(xin，yin)；
[0016]d.構建平行于直線1:且過點P in的直線1 3:ax+by+e = 0，其中e = _axin_byin，A區域中在直線h和直線13之間的區域記SB 2，在該區域中的輪廓點為內外圓弧點；
[0017]⑷內外圓弧點分離:計算已確定處于區域Bjp B 2中的內外圓弧輪廓點到近似圓心點P。的距離，并從小到大排序，內圓弧輪廓點到P。的距離與外圓弧輪廓點到P。的距離會有階躍，設定合適的閾值，即可根據該距離階躍特征將不完整圓的內外圓弧輪廓點區分開；
[0018](5)內外圓擬合:分別對內外圓弧輪廓點進行圓擬合，獲得內圓直徑Din、內圓心0ιη和外圓直徑D-、外圓心0_，計算(^和之間的距離即同心度，輸出結果。
[0019]而且，所述缺口圓弧零件圖形是通過光源燈箱將被測的缺口圓弧零件的輪廓照亮，工業攝像機拍攝被照亮的缺口圓弧零件，保證零件完整地呈現在工業攝像機采集的圖像中；圖像數據通過數據線傳輸至計算機。
[0020]而且，所述被測的缺口圓弧零件位于光源燈箱上方，所述工業攝像機位于光源燈箱的正上方，工業攝像機的數據傳出端口與計算機數據信息輸入端口連接。
[0021]而且，所述坐標區域A包含缺口的內外圓弧點所在區域。
[0022]而且，所述包含缺口的內外圓弧點所在區域。
[0023]本發明優點和積極效果為:
[0024]本發明提供的基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法針對具有小于半圓弧大小的缺口、不完整的內外圓弧零件的缺口或內外圓弧點進行提取，具體圖像情況可實現自適應調節，輸出相關參數，可滿足實時、連續、準確的工業生產檢測需求。
【附圖說明】
[0025]圖1是通過本發明對被測的缺口圓弧零件進行圖像采集過程中的結構示意圖；
[0026]圖2是被測的缺口圓弧零件的試樣圖；
[0027]圖3是本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面通過附圖結合具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[0029]一種基于自適應區域分割的缺口圓弧零件尺寸視覺檢測方法，該方法通過光源燈箱4將被測的缺口圓弧零件3的輪廓照亮；工業攝像機2拍攝被照亮的缺口圓弧零件，保證零件完整地呈現在工業攝像機采集的圖像中；圖像數據通過數據線傳輸至計算機1，計算機上運行自主開發的軟件，利用本發明提供的圖像處理算法，完成內外圓弧點的準確提取，并對提取到的內外圓弧點分別進行圓擬合，從而獲得內外徑和同心度的數值，被測的缺口圓弧零件位于光源燈箱上方，所述工業攝像機位于光源燈箱的正上方，工業攝像機的數據傳出端口與計算機數據信息輸入端口連接，