[发明专利]基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法，其特征在于，包括：

完成世界坐标系到像素坐标系的变换；

设定标定板，并获取标定板固有的方格距离；

通过工业相机拍摄标定板图像，并根据所拍摄的标定板图像计算出所述标定板图像中的角点信息；

根据所述标定板图像中的角点信息，计算出所述工业相机的内参数和外参数，并根据所述工业相机的内参数和外参数对所述标定板图像进行畸变校正；

获取畸变校正后的标定板图像，根据畸变校正后的标定板图像中的角点距离和所述标定板固有的方格距离，计算出像素当量；

获取待测精密孔类零件的图像，对所述待测精密孔类零件的图像进行灰度化和滤波处理；

对处理后的待测精密孔类零件的图像，进行像素级圆孔轮廓的粗定位和精定位，得到亚像素精度的圆孔直径；

依据所述像素当量和所述亚像素精度的圆孔直径，得到精密孔类零件的实际尺寸特征。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法，其特征在于，所述对处理后的待测精密孔类零件的图像，进行像素级圆孔轮廓的粗定位和精定位，得到亚像素精度的圆孔直径，包括：

通过基于梯度的Hough圆变换算法，获取处理后的待测精密孔类零件图像中的圆孔区域，提取所述圆孔区域的边缘坐标点，并根据所述所述圆孔区域的边缘坐标点，识别出粗定位的圆孔特征。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法，其特征在于，所述基于梯度的Hough圆变换算法，包括估计圆心和估计半径，具体包括：

估计圆心：

初始化圆心累加器N(a,b)，将所有圆心累加器置0；

设置需要检测圆的最大半径r_m桨x、最小半径r_min以及半径的步长；

对图像空间内所有的边缘坐标点结合梯度方向信息，计算对应的圆心坐标(a,b)，精度等级为只保留整数部分，将对应的圆心累加器N(a,b)数值加1；

设置第一阈值，大于第一阈值的圆心累加器保留为搜索到的圆心；

估计半径：

初始化半径累加器N(r)，将所有半径累加器置0；

对每个保留的圆心计算和各个边缘坐标点的距离，保留整数部分，对应的半径累加器N(r)数值加1；

设置第二阈值，大于第二阈值的半径累加器为该检测圆对应的半径，重复初始化半径累加器N(r)，将所有半径累加器置0，直到所有圆心计算完毕。

4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法，其特征在于，所述对处理后的待测精密孔类零件的图像，进行像素级圆孔轮廓的粗定位和精定位，得到亚像素精度的圆孔直径，包括：

在处理后的待测精密孔类零件图像中的圆孔区域中选择对应的感兴趣区域，通过基于改进Zernike矩的亚像素边缘提取算法，对感兴趣区域进行处理，完成亚像素级圆孔轮廓的精定位，得到亚像素精度的圆孔直径。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的精密孔类零件几何特征检测方法，其特征在于，所述基于改进Zernike矩的亚像素边缘提取算法，具体包括：

计算Zernike矩7×7模板系数M₁₁，M₂₀，将其与具有所述感兴趣区域的图像做卷积，计算得到具有所述感兴趣区域的图像对应的矩Z₁₁，Z₂₀；

根据矩Z₁₁，Z₂₀计算具有所述感兴趣区域的图像中所有像素点的边缘参数l，k，θ；

使用边缘点的判定条件kk_t∩l＜l_t，如果此位置像素点的阶跃灰度k以及边缘距离l符合判定条件，则说明该位置像素点存在亚像素边缘,计算其位置坐标。