[发明专利]通过视觉系统查找图像中线的系统和方法

说明书

本发明提供一种查找图像中多个线特征的系统和方法。两个相关的步骤用于识别线特征。首先，该方法在每一个图像位置上计算梯度场的x和y分量，将所述梯度场投影在多个子区域上并检测多个梯度极值，生成具有位置和梯度的多个边缘点。接下来，该方法迭代地选择两个边缘点，将一个模型线匹配给它们，并当边缘点梯度与模型一致时，计算位置和梯度与模型一致的整组内点点。保留具有最大内点数的候选线并到处一组剩下的外点点。接着该过方法重复地将线匹配操作应用于此并应用随后的外点组以查找多个线结果。该过程基于穷举的RANSAC。

相关申请

本申请要求于2015年11月2日提交的共同未决的美国专利临时申请号62/249,918、名称为查找图像中的线的具有视觉系统的系统和方法的权益，该临时申请的教示通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及机器视觉系统，尤其涉及在所获取的图像中查找线特征的视觉系统工具。

背景技术

机器视觉系统(在本文中也简称为“视觉系统)用于制造业、物流业和工业中各种各样的任务。这些任务包括表面和零件检测、组装时的物体对准、模式和ID代码的读取以及需要视觉资料并对视觉资料进行解析以用于进一步处理的其它任何操作。视觉系统典型地使用一个或多个摄像机，这些摄像机获得场景的图像，该场景包括物体或感兴趣的主体。该物体或主体能够为静止或相对运动。在机器人进行多部分操作的情况下，视觉系统产生的信息也能够控制运动。

视觉系统的常见任务是在图像中查找和表示线特征。各种各样的工具用于识别和分析这些线特征。典型地，这些工具依赖于出现在图像的一部分中的鲜明的对比差异。通过使用例如卡尺(caliper)工具测定图像中的个别点与对比差异是否能够组合为线形特征，对该对比差异进行分析。如果是这样的话，那么在图像中就把线识别出来。需要注意的是，查找边缘点的工具和尝试将线匹配到点上的工具彼此之间独立作用。这增加了处理开销和降低了可靠性。在图像包括多条线的地方，这些工具在对这些线进行准确识别的能力上会受到限制。此外，当图像包括多条具有相似取向和极性的密集线时，设计为在图像中查找单一的线的传统线查找工具在使用时会产生问题。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提供一种查找图像中的线特征的系统和方法，所述系统和方法可有效和正确地识别和表征多条线。首先，该过程在每一个图像位置上计算梯度场的x和y分量，将所述梯度场投影在多个图像子区域上方并在每一个子区域内检测多个梯度极值，产生具有相关位置和梯度的多个边缘点。接下来，该过程迭代地选择两个边缘点，将一个模型线匹配给那些边缘点，并当那些边缘点的梯度与所述模型线一致时，计算位置和梯度与所述模型线一致的整组内点。具有最大内点数的候选线被保留为线结果，产生一组剩下的外点。接着该过程重复地将线匹配操作应用于此，并应用随后的外点设置查找多个线结果。该线匹配过程能够为穷举的，或者基于随机抽样一致性(RANSAC)方法。