快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法。該方法采用基于雙目視覺(jué)結(jié)合動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的方法進(jìn)行法矢量測(cè)量。首先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局優(yōu)化，采用canny邊緣檢測(cè)算子提取投影點(diǎn)邊緣位置，采用橢圓擬合算法快速提取投影點(diǎn)的中心坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)提取的采集圖像的投影點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行三維重建，最后基于二次曲面擬合算法準(zhǔn)確擬合制孔點(diǎn)鄰域內(nèi)的零部件表面三維形面信息，求解得到制孔點(diǎn)位置法矢量。該方法采用動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的投影方式，增加了可測(cè)量的空間點(diǎn)數(shù)量，根據(jù)需要調(diào)整測(cè)點(diǎn)位置和數(shù)量，以適應(yīng)不同表面需求，滿足復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量的快速高精度測(cè)量的要求。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量
，涉及一種快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法。
技術(shù)介紹
飛機(jī)零構(gòu)件的裝配作為飛機(jī)制造過(guò)程中的核心環(huán)節(jié)，直接決定飛機(jī)制造的發(fā)展水平，其裝配研究是國(guó)際研究的熱點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝配占飛機(jī)制造工作量50％～70％，50％的疲勞裂紋發(fā)生在裝配連接處，因此高可靠、低損傷裝配孔是確保飛機(jī)結(jié)構(gòu)安全、長(zhǎng)服役壽命的前提和基礎(chǔ)。在飛機(jī)裝配領(lǐng)域，為了確保鉚接及螺栓連接孔的法向精度，在自動(dòng)鉆鉚工序中，需要實(shí)時(shí)測(cè)量零件曲面上制孔點(diǎn)處的法矢量。孔的法向精度是孔質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，一般通過(guò)孔的軸線與制孔面在制孔點(diǎn)處的法線(法矢量)夾角來(lái)衡量，而實(shí)際加工過(guò)程中使用鉆頭按制孔點(diǎn)處的法矢量方向進(jìn)行加工，可以獲得較高的法向精度。如果鉚接孔的法向精度過(guò)差，將造成孔質(zhì)量缺陷，會(huì)嚴(yán)重增大裝配內(nèi)應(yīng)力，這會(huì)嚴(yán)重削弱結(jié)構(gòu)件連接強(qiáng)度。所以提高孔的法向精度很有意義。在自動(dòng)鉆鉚領(lǐng)域，通過(guò)測(cè)量制孔點(diǎn)周圍區(qū)域多個(gè)離散點(diǎn)的三維坐標(biāo)，擬合制孔點(diǎn)處的局部曲面方程，進(jìn)而求解法矢量是基本的測(cè)法矢量思想。然而，由于曲面尺寸大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、待加工孔的數(shù)量多且小等特點(diǎn)，在保證孔的法向精度的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)邊測(cè)量邊制孔的要求，因此法矢量的高精度和快速測(cè)量是最大難點(diǎn)。現(xiàn)有的法矢量測(cè)量方法主要有傳統(tǒng)的接觸式位移傳感器(如三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x)測(cè)四點(diǎn)求法矢量、電渦流傳感器測(cè)三點(diǎn)求法矢量、激光測(cè)距傳感器測(cè)四點(diǎn)求法矢量、單目視覺(jué)測(cè)交叉光條求法矢量等方法。基于傳統(tǒng)的接觸式位移傳感器的測(cè)量方法是通過(guò)接觸曲面制孔點(diǎn)周圍的表面提取空間信息，測(cè)量速度慢，設(shè)備損耗嚴(yán)重，精度保持性差；基于電渦流傳感器和激光測(cè)距傳感器的測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了非接觸快速測(cè)量曲面離散點(diǎn)坐標(biāo)，但是由于一臺(tái)傳感器一次只能測(cè)量一個(gè)點(diǎn)，受傳感器結(jié)構(gòu)數(shù)量限制，可測(cè)的空間點(diǎn)數(shù)量少、分布間距大，無(wú)法精確反映制孔點(diǎn)處的型面信息；單目視覺(jué)測(cè)交叉光條的方法是測(cè)量經(jīng)過(guò)制孔點(diǎn)的兩個(gè)直線方向的離散點(diǎn)信息，擬合曲面上兩條經(jīng)過(guò)制孔點(diǎn)的曲線方程，進(jìn)而求解法矢量的過(guò)程，其測(cè)量速度較快，精度較高，獲取點(diǎn)的數(shù)量很多，但是這些點(diǎn)無(wú)法反映制孔點(diǎn)周圍各方向的信息，導(dǎo)致測(cè)量不同曲面的制孔點(diǎn)法矢量的精度保持性差。應(yīng)高明等人發(fā)表的期刊《飛機(jī)壁板自動(dòng)鉆鉚法向量測(cè)量方法研究》[J].機(jī)床與液壓,2010,23:001-008，提出了一種利用四個(gè)激光測(cè)距傳感器測(cè)法矢量的方法，四個(gè)傳感器以制孔點(diǎn)為中心按指定正方形分布，平行投射到待測(cè)曲面上，通過(guò)測(cè)量制孔點(diǎn)周圍四個(gè)離散點(diǎn)到傳感器的距離，結(jié)合傳感器的分布間距，可以獲得四個(gè)離散點(diǎn)相對(duì)制孔點(diǎn)的空間坐標(biāo)關(guān)系，采用調(diào)平算法調(diào)整制孔點(diǎn)處的法矢量與機(jī)床主軸平行，該方法精度較高、速度快；姚振強(qiáng)等人專利技術(shù)的專利號(hào)為CN201110099364.6的“用于大曲率半徑曲面法向矢量快速檢測(cè)方法”采用兩個(gè)相互垂直平面與工件曲面相交，得到曲面點(diǎn)的兩條坐標(biāo)曲線，然后分別檢測(cè)兩條坐標(biāo)曲線上以曲面點(diǎn)為中心的微小曲線切向矢量，從而得到曲面數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量，該方法將傳統(tǒng)的曲面法向檢測(cè)三維問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩次二維曲線檢測(cè)，便于實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到曲面加工實(shí)時(shí)檢測(cè)的需求，提高了曲面加工的質(zhì)量和效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)難題是針對(duì)大型航空零件復(fù)雜表面多制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量精度不高、效率較低的問(wèn)題，專利技術(shù)了一種基于雙目視覺(jué)結(jié)合動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的法矢量測(cè)量方法。該方法針對(duì)復(fù)雜零部件表面制孔點(diǎn)，在法矢量測(cè)量過(guò)程中，需要在制孔點(diǎn)較小鄰域內(nèi)布置盡可能多的環(huán)形陣列投影標(biāo)志點(diǎn)，并控制投影點(diǎn)的動(dòng)態(tài)頻率和持續(xù)時(shí)間與攝像機(jī)采集幀頻進(jìn)行匹配，以確保攝像機(jī)能夠采集到完整的動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)圖像，并對(duì)一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)采集到動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)圖像進(jìn)行提取和三維重建，從而獲得制孔點(diǎn)周圍所有測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的離散三維坐標(biāo)，最終通過(guò)二次曲面擬合的方式獲得準(zhǔn)確的制孔點(diǎn)領(lǐng)域型面信息，從而獲得精確的制孔點(diǎn)法矢量方向。該方法通過(guò)布置動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的方式獲得更多的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)，從而大大提高曲面擬合的精度，得到的法矢量測(cè)量精度高。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是一種快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法，其特征是，該方法采用基于雙目視覺(jué)結(jié)合動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的方法進(jìn)行法矢量測(cè)量；首先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局優(yōu)化，并基于攝像機(jī)采集幀頻設(shè)計(jì)相匹配的投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)頻率；進(jìn)而針對(duì)攝像機(jī)采集的每幀動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)圖像，采用canny邊緣檢測(cè)算子提取投影點(diǎn)邊緣位置，并根據(jù)邊緣位置信息采用橢圓擬合算法快速提取投影點(diǎn)的中心坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)提取的左右攝像機(jī)采集圖像的投影點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行三維重建，獲得投影點(diǎn)位置的被測(cè)零部件表面三維信息；最后基于二次曲面擬合算法準(zhǔn)確擬合制孔點(diǎn)鄰域內(nèi)的零部件表面三維形面信息，從而求解得到制孔點(diǎn)位置法矢量；方法具體步驟如下：第一步搭建基于雙目立體視覺(jué)的法矢量測(cè)量系統(tǒng)該系統(tǒng)由安裝在支架上且標(biāo)定過(guò)的左右攝像機(jī)、動(dòng)態(tài)點(diǎn)投影儀、被測(cè)物組成；第二步面向法矢量測(cè)量的動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)布局和設(shè)計(jì)先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的空間布局，本方法采用的動(dòng)態(tài)投影圓點(diǎn)為一系列環(huán)形陣列點(diǎn)，環(huán)形陣列點(diǎn)以一條直線上的內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)的兩個(gè)投影點(diǎn)為基礎(chǔ)投影點(diǎn)陣，對(duì)內(nèi)外環(huán)進(jìn)行n等分得到環(huán)形陣列，由于二次曲面擬合限制，應(yīng)滿足n≥7；其陣列中心布置于待測(cè)制孔點(diǎn)上，從而構(gòu)成內(nèi)環(huán)形陣列點(diǎn)和外環(huán)形陣列點(diǎn)，其內(nèi)環(huán)半徑為R1，外環(huán)半徑為R2，且內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)直徑分別為d和D；為了保證內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)在視覺(jué)圖像中不發(fā)生干涉，不影響其精確提取，應(yīng)滿足其中，Δ是內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)的輪廓間距閾值；綜合上述限制條件，對(duì)動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行投影點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)；根據(jù)攝像機(jī)的采集參數(shù)設(shè)計(jì)投影點(diǎn)的頻率特性；已知攝像機(jī)的采集幀頻是fc，即單次采集的周期是Tc，曝光時(shí)間是Texp，滿足：為了確保動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)具有足夠的亮度，攝像機(jī)在單次曝光時(shí)間內(nèi)投影點(diǎn)應(yīng)保持持續(xù)亮顯狀態(tài)，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，投影點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間TF應(yīng)滿足：TF≥Texp+Tc(3)為了限制整個(gè)采集過(guò)程的持續(xù)時(shí)間Tm，提高單位制孔點(diǎn)的采集效率，應(yīng)使Tm盡可能小，令投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)投影頻率為fD，應(yīng)滿足：其中，N是自然數(shù)集合，TS是攝像機(jī)采集閑置時(shí)間；根據(jù)式(3)、(4)可確定fD和TF的取值，進(jìn)一步確定動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)組數(shù)n的大小；第三步動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)邊緣提取采用canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，作用于具有灰度梯度的圖像上，提取圖像中的邊緣信息；采用高斯濾波，使圖象平滑；假設(shè)A為原始圖像，B為高斯濾波后的圖像，那么他們每個(gè)像素點(diǎn)灰度值之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表示為：本步驟表明對(duì)于A中任一像素點(diǎn)，搜索其周圍5×5范圍的像素信息，按式(5)中5×5矩陣給定的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將加權(quán)和除以159，所得的值即為濾波后該像素點(diǎn)的灰度值；計(jì)算梯度橫縱方向的幅值；利用邊緣檢測(cè)橫向算子Gx和縱向算子Gy獲取濾波后圖像的橫縱向梯度Cx和Cy，然后利用式(8)獲取邊緣檢測(cè)后的圖像C；提取梯度幅值各方向的最大值；將前面得到的邊界信息圖像C中的模糊區(qū)域去除，留下清晰的邊界，即僅保留每個(gè)像素點(diǎn)上各方向梯度中的最大值；用雙閾值算法限定強(qiáng)弱邊界；設(shè)定灰度值的上下邊界，并認(rèn)為灰度值大于上邊界的像素點(diǎn)是強(qiáng)邊界；上下邊界之間的是弱邊界，需要進(jìn)一步處理；小于下邊界的是非邊界；利用滯后的邊界跟蹤；保留與屬于強(qiáng)邊界的像素點(diǎn)相鄰的弱邊界，濾除其他弱邊界；經(jīng)過(guò)上述步驟，獲得左右攝像機(jī)圖像中第i組內(nèi)環(huán)上投影標(biāo)志點(diǎn)的k個(gè)邊緣點(diǎn)物理坐標(biāo)為(ulij1,vlij1本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法，其特征是，該方法采用基于雙目視覺(jué)結(jié)合動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的方法進(jìn)行法矢量測(cè)量；首先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局優(yōu)化，并基于攝像機(jī)采集幀頻設(shè)計(jì)相匹配的投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)頻率；進(jìn)而針對(duì)攝像機(jī)采集的每幀動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)圖像，采用canny邊緣檢測(cè)算子提取投影點(diǎn)邊緣位置，并根據(jù)邊緣位置信息采用橢圓擬合算法快速提取投影點(diǎn)的中心坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)提取的左右攝像機(jī)采集圖像的投影點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行三維重建，獲得投影點(diǎn)位置的被測(cè)零部件表面三維信息；最后基于二次曲面擬合算法準(zhǔn)確擬合制孔點(diǎn)鄰域內(nèi)的零部件表面三維形面信息，從而求解得到制孔點(diǎn)位置法矢量；方法具體步驟如下：第一步搭建基于雙目立體視覺(jué)的法矢量測(cè)量系統(tǒng)該系統(tǒng)由安裝在支架上且標(biāo)定過(guò)的左右攝像機(jī)、動(dòng)態(tài)點(diǎn)投影儀、被測(cè)物組成；第二步面向法矢量測(cè)量的動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)布局和設(shè)計(jì)先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的空間布局，本方法采用的動(dòng)態(tài)投影圓點(diǎn)為一系列環(huán)形陣列點(diǎn)，環(huán)形陣列點(diǎn)以一條直線上的內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)的兩個(gè)投影點(diǎn)為基礎(chǔ)投影點(diǎn)陣，對(duì)內(nèi)外環(huán)進(jìn)行n等分得到環(huán)形陣列，由于二次曲面擬合限制，應(yīng)滿足n≥7；其陣列中心布置于待測(cè)制孔點(diǎn)上，從而構(gòu)成內(nèi)環(huán)形陣列點(diǎn)和外環(huán)形陣列點(diǎn)，其內(nèi)環(huán)半徑為R1，外環(huán)半徑為R2，且內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)直徑分別為d和D；為了保證內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)在視覺(jué)圖像中不發(fā)生干涉，不影響其精確提取，應(yīng)滿足R2-R1≥D+d2+Δ---(1)]]>其中，Δ是內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)的輪廓間距閾值；綜合上述限制條件，對(duì)動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行投影點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)；根據(jù)攝像機(jī)的采集參數(shù)設(shè)計(jì)投影點(diǎn)的頻率特性；已知攝像機(jī)的采集幀頻是fc，即單次采集的周期是Tc，曝光時(shí)間是Texp，滿足：TexpTc≤12fc=1Tc---(2)]]>為了確保動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)具有足夠的亮度，攝像機(jī)在單次曝光時(shí)間內(nèi)投影點(diǎn)應(yīng)保持持續(xù)亮顯狀態(tài)，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，投影點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間TF應(yīng)滿足：TF≥Texp+Tc??(3)為了限制整個(gè)采集過(guò)程的持續(xù)時(shí)間Tm，提高單位制孔點(diǎn)的采集效率，應(yīng)使Tm盡可能小，令投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)投影頻率為fD，應(yīng)滿足：fcfD∈NfD<0.5fcTF<2TcnfD+TS=Tm---(4)]]>其中，N是自然數(shù)集合，TS是攝像機(jī)采集閑置時(shí)間；根據(jù)式(3)、(4)可確定fD和TF的取值，進(jìn)一步確定動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)組數(shù)n的大小；第三步動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)邊緣提取采用canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，作用于具有灰度梯度的圖像上，提取圖像中的邊緣信息；采用高斯濾波，使圖象平滑；假設(shè)A為原始圖像，B為高斯濾波后的圖像，那么他們每個(gè)像素點(diǎn)灰度值之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表示為：B=1159245424912945121512549129424542A---(5)]]>本步驟表明對(duì)于A中任一像素點(diǎn)，搜索其周圍5×5范圍的像素信息，按式(5)中5×5矩陣給定的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將加權(quán)和除以159，所得的值即為濾波后該像素點(diǎn)的灰度值；計(jì)算梯度橫縱方向的幅值；利用邊緣檢測(cè)橫向算子Gx和縱向算子Gy獲取濾波后圖像的橫縱向梯度Cx和Cy，然后利用式(8)獲取邊緣檢測(cè)后的圖像C；Gx=-101-202-101---(6)]]>Gy=121000-1-2-1---(7)]]>C=Cx2+Cy2=(GxB)2+(GyB)2---(8)]]>提取梯度幅值各方向的最大值；將前面得到的邊界信息圖像C中的模糊區(qū)域去除，留下清晰的邊界，即僅保留每個(gè)像素點(diǎn)上各方向梯度中的最大值；用雙閾值算法限定強(qiáng)弱邊界；設(shè)定灰度值的上下邊界，并認(rèn)為灰度值大于上邊界的像素點(diǎn)是強(qiáng)邊界；上下邊界之間的是弱邊界，需要進(jìn)一步處理；小于下邊界的是非邊界；利用滯后的邊界跟蹤；保留與屬于強(qiáng)邊界的像素點(diǎn)相鄰的弱邊界，濾除其他弱邊界；經(jīng)過(guò)上述步驟，獲得左右攝像機(jī)圖像中第i組內(nèi)環(huán)上投影標(biāo)志點(diǎn)的k個(gè)邊緣點(diǎn)物理坐標(biāo)為(ulij1,vlij1)和(urij1,vrij1)，外環(huán)上投影標(biāo)志點(diǎn)邊緣物理坐標(biāo)為(ulij2,vlij2)和(ulij2,vlij2)，其中i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,k；第四步基于橢圓擬合提取投影點(diǎn)中心根據(jù)已對(duì)得到的投影點(diǎn)在圖像中的邊界坐標(biāo)，采用最小二乘法進(jìn)行橢圓擬合，進(jìn)而獲得投影點(diǎn)在圖像中的中心坐標(biāo)；設(shè)定橢圓擬合的目標(biāo)函數(shù)為：S＝c1u2+c2v2+c3u+c4v+c5＝0??(9)其中，c1、c2、c3、c4、c5是待求解系數(shù)，(u,v)是用于求解的中心點(diǎn)行、列坐標(biāo)值；線性方程組的最小二乘問(wèn)題可以寫(xiě)成如下形式：G=ui12vi12ui1vi11ui22vi22ui2vi21...uik2vik2uikvik1x‾=ci1ci2ci3ci4ci5TGTGx‾=0---(10)]]>求解上述方程組即可獲得最優(yōu)參數(shù)ci1，ci2...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種快速高精度的復(fù)雜曲面制孔點(diǎn)法矢量測(cè)量方法，其特征是，該方法采用基于雙目視覺(jué)結(jié)合動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的方法進(jìn)行法矢量測(cè)量；首先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局優(yōu)化，并基于攝像機(jī)采集幀頻設(shè)計(jì)相匹配的投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)頻率；進(jìn)而針對(duì)攝像機(jī)采集的每幀動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)圖像，采用canny邊緣檢測(cè)算子提取投影點(diǎn)邊緣位置，并根據(jù)邊緣位置信息采用橢圓擬合算法快速提取投影點(diǎn)的中心坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)提取的左右攝像機(jī)采集圖像的投影點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行三維重建，獲得投影點(diǎn)位置的被測(cè)零部件表面三維信息；最后基于二次曲面擬合算法準(zhǔn)確擬合制孔點(diǎn)鄰域內(nèi)的零部件表面三維形面信息，從而求解得到制孔點(diǎn)位置法矢量；方法具體步驟如下：第一步搭建基于雙目立體視覺(jué)的法矢量測(cè)量系統(tǒng)該系統(tǒng)由安裝在支架上且標(biāo)定過(guò)的左右攝像機(jī)、動(dòng)態(tài)點(diǎn)投影儀、被測(cè)物組成；第二步面向法矢量測(cè)量的動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)布局和設(shè)計(jì)先進(jìn)行動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的空間布局，本方法采用的動(dòng)態(tài)投影圓點(diǎn)為一系列環(huán)形陣列點(diǎn)，環(huán)形陣列點(diǎn)以一條直線上的內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)的兩個(gè)投影點(diǎn)為基礎(chǔ)投影點(diǎn)陣，對(duì)內(nèi)外環(huán)進(jìn)行n等分得到環(huán)形陣列，由于二次曲面擬合限制，應(yīng)滿足n≥7；其陣列中心布置于待測(cè)制孔點(diǎn)上，從而構(gòu)成內(nèi)環(huán)形陣列點(diǎn)和外環(huán)形陣列點(diǎn)，其內(nèi)環(huán)半徑為R1，外環(huán)半徑為R2，且內(nèi)環(huán)和外環(huán)圓周上投影點(diǎn)直徑分別為d和D；為了保證內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)在視覺(jué)圖像中不發(fā)生干涉，不影響其精確提取，應(yīng)滿足R2-R1≥D+d2+Δ---(1)]]>其中，Δ是內(nèi)外環(huán)投影點(diǎn)的輪廓間距閾值；綜合上述限制條件，對(duì)動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后進(jìn)行投影點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)；根據(jù)攝像機(jī)的采集參數(shù)設(shè)計(jì)投影點(diǎn)的頻率特性；已知攝像機(jī)的采集幀頻是fc，即單次采集的周期是Tc，曝光時(shí)間是Texp，滿足：TexpTc≤12fc=1Tc---(2)]]>為了確保動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)具有足夠的亮度，攝像機(jī)在單次曝光時(shí)間內(nèi)投影點(diǎn)應(yīng)保持持續(xù)亮顯狀態(tài)，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步觸發(fā)，投影點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間TF應(yīng)滿足：TF≥Texp+Tc(3)為了限制整個(gè)采集過(guò)程的持續(xù)時(shí)間Tm，提高單位制孔點(diǎn)的采集效率，應(yīng)使Tm盡可能小，令投影點(diǎn)動(dòng)態(tài)投影頻率為fD，應(yīng)滿足：fcfD∈NfD<0.5fcTF<2TcnfD+TS=Tm---(4)]]>其中，N是自然數(shù)集合，TS是攝像機(jī)采集閑置時(shí)間；根據(jù)式(3)、(4)可確定fD和TF的取值，進(jìn)一步確定動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)組數(shù)n的大小；第三步動(dòng)態(tài)投影點(diǎn)邊緣提取采用canny算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，作用于具有灰度梯度的圖像上，提取圖像中的邊緣信息；采用高斯濾波，使圖象平滑；假設(shè)A為原始圖像，B為高斯濾波后的圖像，那么他們每個(gè)像素點(diǎn)灰度值之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表示為：B=1159245424912945121512549129424542A---(5)]]>本步驟表明對(duì)于A中任一像素點(diǎn)，搜索其周圍5×5范圍的像素信息，按式(5)中5×5矩陣給定的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，將加權(quán)和除以159，所得的值即為濾波后該像素點(diǎn)的灰度值；計(jì)算梯度橫縱方向的幅值；利用邊緣檢測(cè)橫向算子Gx和縱向算子Gy獲取濾波后圖像的橫縱向梯度Cx和Cy，然后利用式(8)獲取邊緣檢測(cè)后的圖像C；Gx=-101-202-101---(6)]]>Gy=121000-1-2-1---(7)]]>C=Cx2+Cy2=(GxB)2+(GyB)2---(8)]]>提取梯度幅值各方向的最大值；將前面得到的邊界信息圖像C中的模糊區(qū)域去除，留下清晰的邊界，即僅保留每個(gè)像素點(diǎn)上各方向梯度中的最大值；用雙閾值算法限定強(qiáng)弱邊界；設(shè)定灰度值的上下邊界，并認(rèn)為灰度值大于上邊界的像素點(diǎn)是強(qiáng)邊界；上下邊界之間的是弱邊界，需要進(jìn)一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉巍，葉帆，張洋，蘭志廣，趙海洋，張致遠(yuǎn)，賈振元，馬建偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧;21