[发明专利]一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统及方法

摘要

本发明提供一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统及方法，该系统包括载物台、平行光源、工业相机和计算机；其中，工业相机具有双远心镜头；双远心镜头与平行光源正对设置，以构成平行光路；载物台设于平行光源和双远心镜头之间，用于承载相互匹配的上、下半截试样；上、下半截试样的断口均朝上、缺口面均朝向平行光源、缺口背面均垂直于平行光路，且上、下半截试样在双远心镜头中的投影不重叠；工业相机用于对上、下半截试样拍照；计算机用于根据工业相机拍照得到的图像，计算整个试样的侧膨胀值。本发明不需要人工对准冲击试样的原始侧面，也不需要人工判断膨胀部位最高点，避免了人为因素的影响，提高了测量结果的准确程度。

主权项

一种基于投影和数字图像处理的侧膨胀值测量系统，其特征在于，所述系统包括：载物台、平行光源、工业相机和计算机；其中，所述工业相机具有双远心镜头；所述双远心镜头与所述平行光源正对设置，以构成平行光路；所述载物台设于所述平行光源和所述双远心镜头之间，用于承载相互匹配的上半截试样和下半截试样；所述相互匹配的上半截试样和下半截试样由整个试样经夏比摆锤冲击试验形成；所述上半截试样和所述下半截试样的断口均朝上、缺口面均朝向所述平行光源、缺口背面均垂直于所述平行光路，且所述上半截试样和所述下半截试样在所述双远心镜头中的投影不重叠；所述工业相机用于对所述上半截试样和所述下半截试样拍照；所述计算机用于根据所述工业相机拍照得到的图像，计算所述整个试样的侧膨胀值；所述整个试样的两个侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述上半截试样的两个侧面分别为第一上半截侧面和第二上半截侧面，所述下半截试样的两个侧面分别为第一下半截侧面和第二下半截侧面，所述第一上半截侧面和第一下半截侧面对应于所述第一侧面，所述第二上半截侧面和所述第二下半截侧面对应于所述第二侧面；在所述工业相机拍照得到的图像中，所述第一上半截侧面、第二上半截侧面、第二下半截侧面、第一下半截侧面按照从左至右的顺序排列；所述计算机包括：第一图像处理器，用于对所述工业相机拍照得到的图像进行二值化处理，得到二值图像；第二图像处理器，用于将所述二值图像划分为膨胀点计算区和基准线拟合区；所述膨胀点计算区包括所述上半截试样的膨胀段对应的图像区域以及所述下半截试样的膨胀段对应的图像区域，所述基准线拟合区包括所述上半截试样的形状保持段对应的图像区域以及所述下半截试样的形状保持段对应的图像区域；其中，所述膨胀段为所述上/下半截试样中到其断口的垂直距离小于第一设定距离的部分，所述上/下半截试样中到其底部的垂直距离小于第二设定距离的部分为底部形变段，所述形状保持段为所述上/下半截试样中介于所述膨胀段和所述底部形变段之间的部分；第三图像处理器，用于对所述膨胀点计算区进行扫描，确定处于所述膨胀点计算区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上的像素点，确定处于所述膨胀点计算区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上的像素点；对所述基准线拟合区进行扫描，确定处于所述基准线拟合区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上的像素点，确定处于所述基准线拟合区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上的像素点；第一数据处理器，用于对处于所述基准线拟合区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上的像素点进行直线拟合，得到分别对应所述第一上半截侧面和所述第二上半截侧面的两条直线及其直线方程，并对处于所述基准线拟合区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上的像素点进行直线拟合，得到分别对应所述第一下半截侧面和所述第二下半截侧面的两条直线及其直线方程；第二数据处理器，用于根据所述第一上半截侧面对应的直线方程，将处于所述膨胀点计算区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上、且位于所述第一上半截侧面对应的直线左侧的像素点，确定为第一上半截侧面的候选膨胀像素点；根据所述第二上半截侧面对应的直线方程，将处于所述膨胀点计算区内、且位于所述上半截试样的轮廓线上、且位于所述第二上半截侧面对应的直线右侧的像素点，确定为第二上半截侧面的候选膨胀像素点；根据所述第一下半截侧面对应的直线方程，将处于所述膨胀点计算区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上、且位于所述第一下半截侧面对应的直线左侧的像素点，确定为第一下半截侧面的候选膨胀像素点；根据所述第二下半截侧面对应的直线方程，将处于所述膨胀点计算区内、且位于所述下半截试样的轮廓线上、且位于所述第二下半截侧面对应的直线右侧的像素点，确定为第二下半截侧面的候选膨胀像素点；第三数据处理器，用于计算每一个所述第一上半截侧面的候选膨胀像素点到所述第一上半截侧面对应的直线之间的距离，将计算得到的最大距离确定为第一上半截侧面的最大膨胀量；计算每一个所述第二上半截侧面的候选膨胀像素点到所述第二上半截侧面对应的直线之间的距离，将计算得到的最大距离确定为第二上半截侧面的最大膨胀量；计算每一个所述第一下半截侧面的候选膨胀像素点到所述第一下半截侧面对应的直线之间的距离，将计算得到的最大距离确定为第一下半截侧面的最大膨胀量；计算每一个所述第二下半截侧面的候选膨胀像素点到所述第二下半截侧面对应的直线之间的距离，将计算得到的最大距离确定为第二下半截侧面的最大膨胀量；第四数据处理器，用于比对所述第一上半截侧面的最大膨胀量和所述第一下半截侧面的最大膨胀量的大小，将其中的较大值确定为第一侧面的最大膨胀量；比对所述第二上半截侧面的最大膨胀量和所述第二下半截侧面的最大膨胀量的大小，将其中的较大值确定为第二侧面的最大膨胀量；第五数据处理器，用于计算所述第一侧面的最大膨胀量与所述第二侧面的最大膨胀量之和，得到所述整个试样的侧膨胀值。