一种绝缘子三维尺寸测量方法及绝缘子三维尺寸测量系统与流程

本发明涉及绝缘子检测技术领域，具体而言，涉及一种绝缘子三维尺寸测量方法及绝缘子三维尺寸测量系统。

背景技术：

绝缘子检测需要有效手段对产品进行抽样检测，绝缘子尺寸检查主要包含结构高度、盘径、爬电距离、轴向偏移、径向偏移等多项数据，而目前国内主要检测机构与绝缘子生产制造企业仍旧采用人工直接接触式测量方式进行检测。该方法存在效率低、人为因素大等较多缺陷，极大影响了检测质量。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种绝缘子三维尺寸测量方法及绝缘子三维尺寸测量系统，旨在解决现有接触式测量绝缘子尺寸效率低、人为因素大影响了检测质量的问题。

一方面，本发明提出了一种绝缘子三维尺寸测量方法，该测量方法包括如下步骤：图像采集步骤，对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，各组中所述第一图像数据和所述第二图像数据的图像采集方向之间呈夹角设置；图像预处理步骤，对各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行预处理，得到消除干扰信息的二值化图像；模型重建步骤，根据所述消除干扰信息的二值化图像重构待测绝缘子的三维模型；计算步骤，基于放大倍率对所述三维模型的尺寸进行尺度变换，计算所述待测绝缘子的物理尺寸。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量方法，在所述图像采集步骤中，沿所述第一图像数据的图像采集方向投射光线并通过第一相机进行所述第一图像数据的采集，沿所述第二图像数据的图像采集方向投射光线并通过第二相机进行所述第二图像数据的采集。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量方法，在所述图像采集步骤之前，还包括：放大倍率标定步骤，基于网格畸变校正所述第一相机和所述第二相机使得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵，标定所述第一相机和所述第二相机的放大倍率以转换图像坐标系与待测绝缘子的物理坐标系。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量方法，所述图像预处理步骤包括如下子步骤：去噪处理子步骤，对各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行去噪处理；二值化处理子步骤，基于自适应阈值二值化算法对去噪后的各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行二值化处理，以得到多组二值化图像；形态学处理子步骤，对各组所述二值化图像进行图像形态学处理以消除各组所述二值化图像的干扰信息。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量方法，在所述计算步骤之后还包括：判断步骤，根据所述待测绝缘子的物理尺寸与所述待测绝缘子的样品设计值进行比对，判断所述待测绝缘子是否合格。

本发明提供的绝缘子三维尺寸测量方法，通过对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，并对各组第一图像数据和第二图像数据进行预处理后，据此进行待测绝缘子三维模型的重建，以便根据三维模型的尺寸基于放大倍率计算待测绝缘子的物理尺寸，进而根据待测绝缘子的物理尺寸进行待测绝缘子是否合格的判断。该方法通过重构待测绝缘子的三维模型，以便根据三维模型计算待测绝缘子的物理尺寸，计算方便准确可靠，提高了绝缘子非接触尺寸检查的效率、精度和质量，有助于绝缘子产品检测的规范。

另一方面，本发明提出了一种绝缘子三维尺寸测量系统，该测量系统包括：图像采集单元，用于对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，各组中所述第一图像数据和所述第二图像数据的图像采集方向之间呈夹角设置；图像预处理单元，用于对各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行预处理，得到消除干扰信息的二值化图像；模型重建单元，用于根据所述消除干扰信息的二值化图像重构待测绝缘子的三维模型；计算单元，用于基于放大倍率对所述三维模型的尺寸进行尺度变换，计算所述待测绝缘子的物理尺寸。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量系统，所述图像采集单元，用于沿所述第一图像数据的图像采集方向投射光线并通过第一相机进行所述第一图像数据的采集，沿所述第二图像数据的图像采集方向投射光线并通过第二相机进行所述第二图像数据的采集。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量系统，该测量系统还包括：放大倍率标定单元，用于基于网格畸变校正所述第一相机和所述第二相机使得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵，标定所述第一相机和所述第二相机的放大倍率以转换图像坐标系与待测绝缘子的物理坐标系。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量系统，所述图像预处理单元包括：去噪处理子单元，用于对各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行去噪处理；二值化处理子单元，用于基于自适应阈值二值化算法对去噪后的各组所述第一图像数据和所述第二图像数据进行二值化处理，以得到多组二值化图像；形态学处理子单元，用于对各组所述二值化图像进行图像形态学处理以消除各组所述二值化图像的干扰信息。

进一步地，上述绝缘子三维尺寸测量系统，该测量系统还包括：判断单元，用于根据所述待测绝缘子的物理尺寸与所述待测绝缘子的样品设计值进行比对，判断所述待测绝缘子是否合格。

由于测量系统与上述测量方法原理相同，所以具有与测量方法相同的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的绝缘子三维尺寸测量方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的图像预处理步骤的流程框图；

图3为本发明实施例提供的绝缘子三维尺寸测量系统的结构框图；

图4为本发明实施例提供的图像预处理单元的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例：

参见图1，其为本发明实施例提供的绝缘子三维尺寸测量方法的流程框图。如图所示，该测量方法包括如下步骤：

放大倍率标定步骤s1，基于网格畸变校正第一相机和第二相机使得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵，标定第一相机和第二相机的放大倍率以转换图像坐标系与待测绝缘子的物理坐标系。

具体地，对于首次使用前，将标准网格对相机进行畸变校正，即基于网格畸变校正第一相机和第二相机使得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵，标定第一相机和第二相机的放大倍率以转换图像坐标系与待测绝缘子的物理坐标系，所得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵存储于系统配置中，以便后续直接进行调取使用。优选地，可预先分别设定第一相机和第二相机的预定帧速率、预定曝光时间、预定放大倍数和/或预定增益参数以采集第一图像数据和第二图像数据。其中，第一相机和/或第二相机的预定帧速率可以为30fps，预定曝光时间可以5ms，预定增益参数可以为200。

图像采集步骤s2，对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，各组中第一图像数据和第二图像数据的图像采集方向之间呈夹角设置。

具体地，沿第一图像数据的图像采集方向投射光线并通过第一相机进行第一图像数据的采集，沿第二图像数据的图像采集方向投射光线并通过第二相机进行第二图像数据的采集，以便通过两个相机对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集；沿第一图像数据的图像采集方向可以记为第一方向，第二图像数据的图像采集方向可以记为第二方向，其不同于第一方向。为便于对待测绝缘子的整周进行图像的采集，优选地，可通过旋转待测绝缘子，以便两个相机在同一位置同一方向对待测绝缘子的不同方向位置进行图像采集；进一步优选地，待测绝缘子等步距旋转，即间隔预定步距旋转待测绝缘子，待测绝缘子旋转速度与第一相机和/或第二相机的曝光时间相匹配，预定步距可以为1度，采集360组第一图像数据和第二图像数据以三维模型重构，即待测绝缘子转速60度每分，即待测绝缘子转动步距为1度；当然，预定步距亦可为其他值，本实施例中对其不做任何限定。其中，第一方向可以为垂直方向，即拍摄俯视图像，以使第一相机配合光源采集绝缘子圆盘径向信息，基于结构光投影法计算轮廓斜率并重构出圆盘轮廓以及计算该部分爬电距离，即第一图像数据包括绝缘子圆盘径向信息；第二方向可以为水平方向，即拍摄侧视图像，以使第二相机配合平面光源采集绝缘子圆盘侧向信息，基于侧影轮廓法获取圆盘直径、被测件高度和圆盘弧形边缘长度，第二图像数据包括绝缘子圆盘侧向信息。

图像预处理步骤s3，对各组第一图像数据和第二图像数据进行预处理，得到消除干扰信息的二值化图像。

具体地，可依次对采集的各组第一图像数据和第二图像数据进行预处理，以便消除干扰信息，确保图像的准确性。

模型重建步骤s4，根据消除干扰信息的二值化图像重构待测绝缘子的三维模型。

具体地，将预处理后的二值化图像进行配准，以进行360度的侧视模型重建，并将其与俯视信息相配准，以进行相关信息的融合，进行三维模型的重建。

计算步骤s5，基于放大倍率对三维模型的尺寸进行尺度变换，计算待测绝缘子的物理尺寸。

具体地，基于放大倍率尺度变换，通过三维模型的尺寸计算待测绝缘子的物理尺寸。

判断步骤s6，根据待测绝缘子的物理尺寸与待测绝缘子的样品设计值进行比对，判断待测绝缘子是否合格。

具体地，通过待测绝缘子的物理尺寸与待测绝缘子的样品设计值之间的比对，判断待测绝缘子是否合格。

参见图2，其为本发明实施例提供的图像预处理步骤的流程框图。如图所示，该图像预处理步骤包括如下子步骤：

去噪处理子步骤s31，对各组第一图像数据和第二图像数据进行去噪处理。

二值化处理子步骤s32，基于自适应阈值二值化算法对去噪后的各组第一图像数据和第二图像数据进行二值化处理，以得到多组二值化图像。

形态学处理子步骤s33，对各组二值化图像进行图像形态学处理以消除各组二值化图像的孔隙等干扰信息。

在本实施例中，根据光源和待测绝缘子本身颜色对比情况，选择合适的曝光和增益，以便于被测件轮廓提取。需要注意的是，曝光时间受限于帧速率，帧速率过高则可能曝光时间不足，导致图像过暗；提高增益可弥补这一情况，但增益过高则图像信噪比较差，导致图像信息提取困难。另外，相机曝光时间的设置需考虑待测绝缘子转台转速，两者匹配方可保证图像足够清晰且不丢失所有预设角度的图像帧。转台转速需考虑与相机曝光时间匹配，方可保证图像足够清晰且不丢失所有预设角度的图像帧；步距则依角度采样需求而确定，步距1度则意味着需采集360组图像进行轮廓重构，所需时间较长，一般需根据实际应用需要来予以权衡。

在本实施例中，相机初次使用时即可完成畸变标定，所得畸变校正矩阵即存入系统配置中，每次计算可自动调用；放大倍率和相机与被测件的相对工作距离相关，系统设计时已将相机与被测件的相对位置使用框架进行固定，相应放大倍率标定已经完成，存为系统文件以供调用；类似的，系统设计时已将相机与被测件的相对位姿固定并进行标定，存为系统文件以供调用。

综上，本实施例提供的绝缘子三维尺寸测量方法，通过对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，并对各组第一图像数据和第二图像数据进行预处理后，据此进行待测绝缘子三维模型的重建，以便根据三维模型的尺寸基于放大倍率计算待测绝缘子的物理尺寸，进而根据待测绝缘子的物理尺寸进行待测绝缘子是否合格的判断。该方法通过重构待测绝缘子的三维模型，以便根据三维模型计算待测绝缘子的物理尺寸，计算方便准确可靠，提高了绝缘子非接触尺寸检查的效率、精度和质量，有助于绝缘子产品检测的规范。

系统实施例：

参见图3，其为本发明实施例提供的绝缘子三维尺寸测量系统的结构框图。如图所示，该测量系统包括：

放大倍率标定单元100，用于基于网格畸变校正第一相机和第二相机使得畸变系数分布转化为畸变校正矩阵，标定第一相机和第二相机的放大倍率以转换图像坐标系与待测绝缘子的物理坐标系。

图像采集单元200，用于对待测绝缘子的整周间隔性地进行多组第一图像数据和第二图像数据的图像采集，各组中第一图像数据和第二图像数据的图像采集方向之间呈夹角设置。

图像预处理单元300，用于对各组第一图像数据和第二图像数据进行预处理，得到消除干扰信息的二值化图像。

模型重建单元400，用于根据消除干扰信息的二值化图像重构待测绝缘子的三维模型。

计算单元500，用于基于放大倍率对三维模型的尺寸进行尺度变换，计算待测绝缘子的物理尺寸。

判断单元600，用于根据待测绝缘子的物理尺寸与待测绝缘子的样品设计值进行比对，判断待测绝缘子是否合格。

进一步地，图像采集单元，用于沿第一图像数据的图像采集方向投射光线并通过第一相机进行第一图像数据的采集，沿第二图像数据的图像采集方向投射光线并通过第二相机进行第二图像数据的采集。

参见图4，其为本发明实施例提供的图像预处理单元的结构框图。如图所示，图像预处理单元300包括：

去噪处理子单元310，用于对各组第一图像数据和第二图像数据进行去噪处理；二值化处理子单元320，用于基于自适应阈值二值化算法对去噪后的各组第一图像数据和第二图像数据进行二值化处理，以得到多组二值化图像；形态学处理子单元330，用于对各组二值化图像进行图像形态学处理以消除各组二值化图像的干扰信息。其中，去噪处理子单元310、二值化处理子单元320、形态学处理子单元330的具体实施过程参见上述方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。

其中，放大倍率标定单元100、图像采集单元200、图像预处理单元300、模型重建单元400、计算单元500和判断单元600的具体实施过程参见上述方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。

由于测量方法实施例具有上述效果，所以该测量系统实施例也具有相应的技术效果。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。