[发明专利]一种基于二维图像的圆弧角点检测方法

说明书

本发明申请提供了一种动态匹配工业产品圆弧切点及圆弧顶点的方法。本方法中，采用两个框动态匹配的方法，第一个框拟合圆弧并输出圆弧各点角度，第二个框拟合直线并返回直线角度，通过两个框角度值动态匹配，找到最小差值点，并输出该点到直线距离；若第一框未输入第二框角度值，通过调整第一框圆弧输出点坐标，可以返回圆弧顶点，得出圆弧顶点到直线距离。本发明申请可以应用在多种视觉检测系统中，解决了圆弧切点和圆弧顶点不能动态匹配、拟合点精度不够的问题。

技术领域

本发明主要涉及工业机器视觉图像检测与模式识别技术领域，具体地，针对那些需要快速且高精准对圆弧角点进行检测的图像处理技术。

背景技术

随着计算机视觉技术的更新迭代，工业品尺寸测量、缺陷检测等需求的自动化、实时化、精准化需求越来越强烈，这对我们视觉算法的便捷性、高效性、准确性提出了更高的要求。

现有的角点检测技术主要是针对直线与直线、圆弧与直线的交点，对于纯圆弧段对于目标直线的切点与该直线的距离，以及圆弧最远端到指定轮廓线的最近点及距离，并没有给出直观测量方法。

以工程上测量圆弧到线距离时，其实际方法为将圆弧到线分解为圆弧圆心到直线距离加上弧半径，而不是直接从圆弧切点到直线距离；弧顶点在工业品检测领域，实际并没有匹配特别好的算法，不能返回轮廓与圆弧最远点坐标。同时，由于产品生产中的制造误差，圆弧类产品不可能与理想圆弧完全匹配，拟合圆弧过程中还存在出现多段不同半径圆弧的问题。

发明内容

针对以上工业检测领域存在的问题，本发明旨在通过研发一种基于的圆弧角点检测算法，在提升轮廓匹配准确率的前提下，减少产品圆弧拟合误差，解决背景技术中圆弧拟合中出现多段圆弧，以及圆弧顶点和圆弧切点拟合不准确、不稳定等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）根据所述原理，加载一张包含指定圆弧的图片，图片要求相对完整，有连续边界圆弧，同时要求待测图片没有翘起等影响图片测量厚度均匀性的因素；

2）处理后的图像内部、边缘二值化处理；

3）在待测产品图上添加两个检测框，第一个框将指定图像圆弧段包含其中，第二个框用于将目标直线包含其中；

4）分别对两个检测框进行图像提取；

5）针对第一个框，对圆弧段进行拟合，得到目标圆弧；

6）若只拟合到一段圆弧，即利用圆弧上点切线角度算子，返回各点切线角度值，并输出数组；若拟合到多段圆弧，则需要利用算法进行多段圆弧拼接，得到整体的圆弧段斜率数组；

7）针对第二个框，拟合出目标直线并利用反三角原理，返回待测直线角度；

8）对角度值根据四个不同象限进行变换，保证变换前后每个点与直线对应关系不变；

9）用第二框待测直线叫角度值遍历第一框，在圆弧的角度数组中进行比较大小，更新迭代找与直线角度差值最小的圆弧角度值；

10)输出该圆弧角度值对应的点的坐标（x1,y1）；

11)计算该点到目标直线的垂线距离，该距离即为目标直线圆弧切点到该直线的距离。

若对第一个框返回圆弧切线角度数组中间角度值；返回该角度值对应的点坐标（x2,y2）；从该点到目标直线作垂线，垂线段距离即为圆弧顶点到指定直线的距离。

针对存在圆弧段的多种工业品，本发明适用待检图像大小适中、图像平整度较好，存在较规则圆弧段的产品。

附图说明

通过阅读参照附图对所述圆弧角点检测给出详细描述，本发明的发明目的、工作原理、使用方法等会更明显。

图1为本发明对于实际产品的检测效果图。

图2详细展示了产品的增加两个检测框、一个定位框的检测定位效果图。