模块，运用Canny边缘检测算子提取铣刀边缘轮廓。经图像分割 后图像目标与背景分割明显，最后运用Canny边缘检测算子提取铣刀边缘轮廓，以便精确 测量铣刀刃口钝圆半径，Canny边缘检测函数IMAQCannyEdgeDectionVI用于Canny边 缘检测。
[0015] 由于上述步骤中各种图像处理算法都有两种或两种以上，故本系统将在While循 环中运用双重条件结构和移位寄存器，使得该模快在运行过程中可以任意选择相应的算 法，对各种算法的处理结果进行对比分析。
[0016] 系统标定模块，首先用二值化标定标定板图像，获取标定板圆心距的真实值和像 素值之间的对应关系，得到标定板的标定系数K1，然后校正透视失真，最后对被测铣刀刃口 图像进行标定； 铣刀刃口钝圆半径达到微米级，精度要求非常高。为实现微米级钝圆半径测量，标定板 选用圆心阵列标定板，其外形尺寸为35mmX35mm，圆点数为50X50,圆直径为0. 25mm，圆心 距为〇· 5mm，制造精度为lMm。
[0017] 系统标定原理为：圆心阵列标定板的圆心距实际长度为Μ(以毫米mm为单位)，运 用相机采集的图像中的圆心距像素尺寸为N(以像素个数为单位)，则实际尺寸Μ与像素尺 寸Ν的比值就是标定板的标定系数&，用公式表示为：
而对于铣刀刃口钝圆：设刃口钝圆半径实际尺寸值为L(以毫米_为单位)，运用相机 采集的图像中的刃口钝圆半径像素尺寸为Ρ(以像素个数为单位)，则其标定系数用公式 表示如下：
当图像采集时相机镜头的参数(如视距、焦距、放大倍率）以及外界条件（照明、相机与 目标的相对位置)不变时，标定板的标定系数&等于铣刀刃口钝圆半径的标定系数κ2。则 由以上两公式可以得出：
其中Μ为已知尺寸0. 5_，而P和N通过软件系统获取，从而得出钝圆半径L的真实值， 达到标定的目的。
[0018] 由于系统选用的是远心镜头，根据远心镜头所具有的在视场范围内图像的放大倍 率不随物距的变化而变化这一特性，所以只要在采集图像时相机的参数不变且拍摄的图像 清晰（目标物都在视场范围内），则每一张图像的标定系数都相等。同时远心镜头还具有的 低畸变特性，极大地减小了图像采集中的各种失真，增大了系统的标定精度。
[0019] 根据系统标定原理，首先运用IMAQ Local Threshold VI二值化标定板图像，其次 运用IMAQ Calibration Target to Points - Circular Dots VI获取标定板圆心距的真实 值和像素值之间的对应关系，得到标定板的标定系数&，然后运用IMAQ Learn Distortion Model VI和IMAQ Learn Perspective Calibration VI校正由于相机拍摄方向与标定板图 像不完全垂直导致的透视失真，最后运用IMAQ Set Calibration Info VI对被测铣刀刃口 图像进行标定。
[0020] 图像测量模块，首先在图像中创建一个R0I (Region Of Interest)区域，该区域 包括铣刀刃口钝圆轮廓；其次，通过由内而外或者由外而内的方式在R0I区域中进行搜索， 扇形区域中的线条为搜索方向，运用双线性插值法或者双线性插值的定点计算法来确定边 缘位置；最后运用平均值法或者中间值法将边缘点拟合成圆，拟合圆半径值近似为铣刀钝 圆半径得到测量结果。在系统中首先运用IMAQ ConstructROI VI创建圆弧形R0I区域，然 后运用IMAQ Find Circular Edge 3 VI测量R0I区域中的钝圆半径。
【主权项】
1. 一种基于机器视觉的锐刀刃口纯圆半径检测系统，它包括： 图像采集模块，通过CCD工业相机和镜头拍摄标定板和锐刀刃口图像，由图像采集卡 将采集到的模拟信号转换为数字信号存入到计算机； 图像处理模块，对存入计算机的图像进行处理，提取锐刀刃口边缘轮廓； 系统标定模块，首先用二值化标定标定板图像，获取标定板圆屯、距的真实值和像素值 之间的对应关系，得到标定板的标定系数芯1，然后校正透视失真，最后对被测锐刀刃口图像 进行标定； 图像测量模块，建立一个ROI区域，通过由内而外或由外而内的方式在ROI区域中进行 捜索，运用双线性插值法或者双线性插值的定点计算法来确定边缘位置，最后运用平均值 法或者中间值法将边缘点拟合成圆，拟合圆半径值即为锐刀纯圆半径。2. 根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的锐刀刃口纯圆半径检测系统，其特征在 于：图像处理模块包括 图像增强子模块，采用直方图均衡化和直方图规定化对图像进行增强； 图像滤波子模块，采用中值滤波和低通滤波滤除图像噪声； 图像分割子模块，采用多阀值分割法和自适应阀值分割法分割图像，将整个图像分割 为目标区和背景区两大区域； 边缘轮廓提取子模块，运用Canny边缘检测算子提取锐刀边缘轮廓。3. 根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的锐刀刃口纯圆半径检测系统，其特征在 于：自适应阀值分割法采用的算法为最大类间方差法和最大赌原则法。4. 根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的锐刀刃口纯圆半径检测系统，其特征在 于：所述标定板为圆屯、阵列标定板，其外形尺寸为35mmX35mm，圆点数为50X50,圆直径为 0. 25mm，圆屯、距为0. 5mm,制造精度为iPm。5. 根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的锐刀刃口纯圆半径检测系统，其特征在 于：标定板的标定系数整^的计算公式为式中：Μ为圆必阵列标定板的圆必距实际 长度，单位为毫米；Ν为图像中的圆屯、距像素尺寸，单位为像素个数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于机器视觉的铣刀刃口钝圆半径检测系统，它包括：图像采集模块，通过CCD工业相机和镜头拍摄标定板和铣刀刃口图像，将采集到的模拟信号转换为数字信号存入到计算机；图像处理模块，对存入计算机的图像进行处理，提取铣刀刃口边缘轮廓；系统标定模块，对被测铣刀刃口图像进行标定；图像测量模块，建立一个ROI区域，并对ROI区域进行搜索，运用双线性插值法或者双线性插值的定点计算法来确定边缘位置，最后运用平均值法或者中间值法将边缘点拟合成圆，拟合圆半径值即为铣刀钝圆半径；本发明具有因此具有处理速度快效率高等优点，而且不受人为和周围环境的影响，使得到的铣刀刃口钝圆半径具有精度高等优点。
【IPC分类】G01B11/08, G01B11/255
【公开号】CN105241389
【申请号】CN201510653709
【发明人】何林, 赵雪峰, 赵先锋, 史红艳, 周应斌
【申请人】贵州大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月12日