[发明专利]一种机器视觉下的筒子纱侧面图像校正方法

说明书

本发明涉及一种机器视觉下的筒子纱侧面图像校正方法，以透视投影为基础，建立筒子纱侧面图像成像模型，获得筒子纱侧面图像；将世界坐标系中对应于图像坐标系的点坐标转化为齐次坐标，获得相机的内部参数矩阵和外部参数矩阵，外部参数矩阵结合内部参数矩阵求解获得变换矩阵；将筒子纱表面上的点与图像投影点的关系用齐次方程表示，根据该齐次方程求出校正后的筒子纱侧面图像中的点坐标，并对每个点的灰度值进行重置即可获得校正后的筒子纱侧面图像。本发明提出的机器视觉下的筒子纱侧面图像校正方法可以较好的校正各种直径的失真的筒子纱图像，对于筒子纱侧面图像上下边界的直线特性具有较好的还原效果。

技术领域：

本发明属于数字图像处理领域，具体涉及一种机器视觉下的筒子纱侧面图像校正方法。

背景技术：

筒子纱是纺纱厂络筒工序的产出品，其质量直接影响后道工序的生产，并最终影响纺织品的质量。受生产工艺的设定、设备清洁维护不到位、原材料质量等因素限制，筒子纱可能会存在缺陷，需要对筒子纱进行检测，其中有一种检测方法是基于机器视觉的检测。

在利用机器视觉进行筒子纱的外部形状检测时，需要所拍摄的图像与筒子纱实物的外形一致，通常情况下的相机模型是理想化的小孔成像模型，实际成像时，通过相机采集的图像总是有一定的非线性失真，这种非线性失真称为几何畸变，不利于后续的图像处理。为了校正这种几何畸变，需要对相机进行标定，即计算相机的内部参数和外部参数。随着现代工艺的进步，由成像系统硬件造成的失真越来越小，但是不能从根本上消除，在机器视觉上，精准的图像可以提高检测系统的精确度,一般采集到的筒子纱侧面图像中，筒子纱轮廓上下边界的直线特性失真较为严重，所以需要对筒子纱图像进行竖直方向上的校正。鉴于生产中的需要，根据透视投影理论，发明人提出了一种基于相机标定和图像信息相结合的校正法，本案由此而生。

发明内容：

针对面阵相机拍摄时筒子纱侧面图像的畸变问题，本发明提出了一种计算量较小，对各种直径的筒子纱具有较好适应性的筒子纱侧面图像校正方法，具体采用以下技术方案实现：

一种机器视觉下的筒子纱侧面图像校正方法，内容包括：以透视投影为基础，建立筒子纱侧面图像成像模型，获得筒子纱侧面图像；将世界坐标系中对应于图像坐标系的点坐标转化为齐次坐标，获得相机的内部参数矩阵和外部参数矩阵，外部参数矩阵结合内部参数矩阵求解获得变换矩阵；将筒子纱表面上的点与图像投影点的关系用齐次方程表示，根据该齐次方程求出校正后的筒子纱侧面图像中的点坐标，并对每个点的灰度值进行重置即可获得校正后的筒子纱侧面图像。

所述筒子纱侧面图像成像模型中建立相机坐标系、世界坐标系、以及图像坐标系，相机坐标系以o点表示相机光心，以x轴、y轴及相机光轴z轴组成直角坐标系；XO₁Y构成图像坐标系，O_W为原点，X_WY_WZ_W构成世界坐标系，图像坐标系介于相机坐标系与世界坐标系之间，世界坐标系的Z_W轴与相机坐标系的相机光轴z位于同一直线上，筒子纱位于世界坐标系中，且世界坐标系的X_W轴平行于筒子纱以及相机坐标系的x轴。

所述筒子纱表面上的点满足以下关系式：