[发明专利]具有景深零件加工质量的亚像素级图像检测方法

权利要求书

1.一种具有景深零件加工质量的亚像素级图像检测方法，其特征在于，使用单摄像机采集图像，通过景深差异分割图像实现对零件加工质量的实时测量，所述方法包括：

1)对机器视觉系统进行分层标定；

2)对原始图像进行插值运算，通过粗精两步法实现零件边缘的精确定位；

3)利用建立的图像各层面与零件各层面映射关系，计算具有景深零件的形状、关键尺寸参数，通过比较分析获得质量数据；

所述的分层标定是利用单摄像机采集一个标准件的图像数据，根据图像各个层面的投影区域到对应标准件各个层面的映射关系，实现对机器视觉系统的分层标定；

所述的对原始图像进行插值运算，通过粗精两步法实现零件边缘的精确定位是，假设要在坐标为(x，y)的点插值新的图像像素，该点(x，y)处灰度值为f(x，y)，已知其左上、左下、右上、右下4个点为Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁、Q₂₂，它们的像素灰度值分别为f(Q₁₁)、f(Q₁₂)、f(Q₂₁)、f(Q₂₂)，对(x，y)周围的四个点Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁、Q₂₂，用排序的办法求出其中灰度值最大和最小两个点的灰度值f(Q_max)和f(Q_min)，选择阈值T，当|f(Q_max)-f(Q_min)|≥T时，采用传统的双线性插值算法进行运算；当|f(Q_max)-f(Q_min)|＜T时，按照就近原则，将(x，y)点的非整数坐标四舍五入得到整数点坐标值必定是Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁、Q₂₂中的某点坐标，表示为点Q_αβ，则有f(x，y)＝f(Q_αβ)；

采用Robert边缘检测算子检测物体的粗边缘，检测到像素级的粗边缘后，利用Hough变换定位直线段边缘位置，获取各个景深层面在平面图像上投影区域的直线段边缘位置，精度达到像素级，利用查表法对Hough变换计算过程进行了优化，表中存放的数据是四舍五入取整后的相应角度余弦值与坐标的乘积、以及相应角度正弦值与坐标的乘积，做Hough变换时，直接在表中检索到公式ρ＝xcosθ+ysinθ中的xcosθ和ysinθ值，其中，图像尺寸为N＝W×H，0°≤θ＜180°，利用基于图像灰度矩的算法将直线段边缘线上像素点的定位精度精确到亚像素级，再对得到的离散点集利用最小二乘直线拟合法进行直线拟合处理，实现边缘线的精确定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计算具有景深零件的形状、关键尺寸参数，通过比较分析获得质量数据包括：利用标准件n个景深层面各自所对应的物面分辨率的标定值B_i，i＝0，1，...n，对机械零件上位于不同景深层面的几何尺寸进行分层测量，由待测几何尺寸在平面图像中的区域来判断所对应的景深层面，假设某待测直线位于第i层景深层面，检测出该直线在图像中的像素尺寸P_i，j，其单位为像素pixel，再由景深级别来确定选用相应的物面分辨率的标定值B_i，其单位为毫米/像素，即mm/pixel，则待测直线的实际尺寸D_i，j其单位为毫米，即mm：

D_i，j＝P_i，j×B_i

求出零件的形状数据、关键的尺寸参数后，再通过与标准参数进行比较分析，获得零件的质量数据。