[发明专利]冲击试样自动加工装置在线检测视觉系统及其图像处理方法

权利要求书

1.冲击试样自动加工装置的在线检测视觉系统；

图像处理过程为：首先利用CCD摄像技术及图像采集卡采集工件端面静态图像，图像信息传至计算机后，图像处理软件对信息进行全面处理，最终计算出工件的实际尺寸，将测试结果传给控制软件，经过甄别处理后得出进一步加工或停止加工的指令，发出信号，启动相应的运动控制程序和伺服执行机构完成后续正常的自动加工过程；其特征在于：

系统的构成：

系统的硬件由下述几部分组成：

照明系统、CCD摄像机及光学镜头、摄像机与光源安装装置、图像采集卡和计算机；摄像头处在一个密封的装置中，当运动控制系统给出采集图像的信号时，摄像头前方的保护屏打开后，进行图像的采集；同时将光源也放置在此装置中，并设计了保持焦距为定值的机构；图像采集卡接收从CCD摄像头中输入的模拟电信号，由A/D转换为离散的数字信号，将离散的信号存储在图像的一个或者多个存储单元中，当计算机发出传送指令时，经过PCI总线将图像信息传到计算机内存以便于计算机的运算处理，或者直接送到显示卡上进行显示；

图像采集卡能够输出四路模拟信号，具有外部触发功能，可以通过RTSI(实时系统总线)与运动控制卡连在一起相互触发，完成视觉系统与运动控制系统的相互的数据信号交换功能；

计算机系统的配置为：CPU为P_III1.8G以上，内存256MB以上，硬盘在20G以上，32M以上的VGA显卡，选择奔腾系列，采用了最新的MMX技术，包含大量通用指令，完全兼容于现存的各类操作系统与应用软件；利用MMX技术对于大多数图像采集视觉函数，如滤波、阈值处理、运算、逻辑和形态学都有显著的性能增益。

2.权利要求1所述的冲击试样自动加工装置的在线检测视觉系统的图像处理方法为：

(1)、图像预处理：首先对图像进行预处理，本发明选定了3×3的中值滤波的图像预处理方法；

(2)、图像分割：本发明采用基于区域分割的方法；可以对二值图像进行处理从而改善边缘分割的效果；

(3)、二值化：本发明采用最大类间方差法进行二值化处理；

(4)、数学形态学处理：采用四种基本变换：腐蚀、膨胀、开运算和闭运算，形成图像的形态变换，从而达到图像分析和特征提取的目的；

(5)、特征边界提取：二值图像轮廓提取的算法就是掏空内部点，本发明采用梯度法完成边界提取，用内梯度和外梯度两部分的加和来作为提取的物体的边界；

(6)、边缘检测：边缘检测是判别并定位特征化了的物体相对于背景的边界图像上像素强度的不连续点；通过线性ROI工具来选定要分析的搜索区域；搜索的区域内包含一定数量的搜索线，沿着这些搜索线来分析像素值，检测出其中显著的强度变化的点，这些点即为边缘点；当边缘点检测出来之后，按照一定的拟合准则可以将这些点拟合成相应的边缘，而这条边缘就是在搜索区域内检测到的物体的边缘；

(7)、边缘拟合：将离散的分布点按照一定的法则和算法将它们联系在一起，组成能够测量的规则的几何形状。

3.权利要求2所述的冲击试样自动加工装置的在线检测视觉系统的图像处理方法，其特征是：

直线拟合与长度、角度检测：选择边缘的拟合搜索区域，搜索区域选择了耙形区域进行矩形区域搜索；搜索区域与矩形的边相平行，对于水平方向的矩形，指定搜索方向为从左到右或从右到左；对于垂直方向的矩形，则指定搜索区域方向从上到下或从下到上；耙形搜索区域内的搜索线会检测出所检测物体的边缘点；

圆弧拟合与圆弧检测：采用辐射区域搜索，使用一组从圆环中心发出的指向外边界的搜索线，通过设定搜索区域之间的角度来控制搜索线的数量，搜索线的方向可以是由中心向外，也可以是由外边界指向中心；然后用最小二乘法对底部圆弧所有边缘点先拟合出综合圆心和半径，利用这个综合圆心与半径对这些边缘点进行检查，去掉太远和太近的噪声点，把剩下的边缘点再进行“最小二乘圆法”拟合，进行2~3次迭代后，得到圆心位置的精确值以及圆弧半径。

4.权利要求2所述的冲击试样自动加工装置的在线检测视觉系统的图像处理方法，其特征是：

直线拟合与长度、角度检测包括：

1.高度测量：获取V型缺口底部切线和试件底部边缘线后测量两线距离；

2.圆弧测量：获取与v型缺口底部圆弧重合的虚圆后测量该圆的半径；

3.角度测量：获取V型缺口边缘线后测量两线夹角。