专利名称：图像边缘检测器及标尺光栅栅线精度检测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种图像边缘检测器及包含该检测器的标尺光栅栅线精度检测系统。
背景技术：
边缘是图像最基本的特征，边缘检测在计算机视觉、图像分析等应用中起着重要的作用，是图像分析与识别的重要环节，这是因为图像的边缘包含了用于识别的有用信息。所以边缘检测是图像分析和模式识别的主要特征提取手段。经典的、最简单的边缘检测方法是对原始图像按像素的某邻域构造边缘算子，由 于原始图像往往含有噪声，而边缘和噪声在空间域表现为灰度有比较大的起落，在频域则反应为同是高频分量，这就给边缘检测带来困难。长光栅作为一种新型的计量元件已广泛用于各种测量仪器、机床数显、数控技术中。长光栅的制作精度将直接影响到测试仪器(如三坐标机等)的测量精度，以及工件的加工精度。因此要提高光栅尺的制作精度和长光栅应用的可靠性，必须对光栅尺的精度指标进行检测，分析长光栅制造过程中的误差因素。为保证光栅测量系统准确稳定地工作，要求光栅莫尔条纹的电信号幅度要大、正弦性要好、亮暗电平的比值要大(即反差要好)，同时要求在测量全长上，光栅信号幅度的变化要小、直流电平的变化和漂移要小、二相信号相位差的变化要小。实际应用表明光栅信号的好坏主要取决于标尺光栅的质量。为此，通常以全长上光栅信号幅度和直流电平的变化，全长上二相信号相位差的变化以及光栅栅线精度等三项，作为评价光栅尺质量好坏的主要指标。实际应用也表明光栅测量系统的精度主要取决于标尺光栅栅线的精度。检测光栅栅线的精度首先要准确的提取莫尔条纹边缘线，然后通过计算得到光栅的栅距。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种能够清晰、准确地提取图像边缘的图像边缘检测器。为了解决上述技术问题，本发明的图像边缘检测器包括图像滤波模块滤除图像噪声得到滤波后的图像；一次边缘提取模块利用双梯形边缘提取算子提取图像的边缘，该算子的卷积模板如下所示
权利要求
1.一种图像边缘检测器，其特征在于包括图像滤波模块滤除图像噪声得到滤波后的图像；一次边缘提取模块利用双梯形边缘提取算子提取图像的边缘，该算子的卷积模板如下所示
2.根据权利要求1所述的图像边缘检测器，其特征在于所述阈值分割模块计算新图像统计直方图，将统计直方图包络线拟合成一条光滑曲线，然后将找到的光滑曲线的极小值点作为背景与边缘线的最佳分割阈值T。
3.根据权利要求2所述的图像边缘检测器，其特征在于所述阈值分割模块将新图像统计直方图进行平滑滤波，采用一阶微分法求出滤波之后的统计直方图的局部极大值集合; 利用局部极大值集合进行曲线拟合，拟合之后求出曲线极小值点，并将该曲线极小值点对应的灰度值作为最佳分割阈值T。
4.根据权利要求3所述的图像边缘检测器，其特征在于所述阈值分割模块利用matlab 编程进行曲线拟合。
5.根据权利要求1所述的图像边缘检测器，其特征在于所述边缘细化模块存储有多个 4X3消除模板，4X3消除模板如下
6.一种包含如权利要求f 5任一权利要求所述图像边缘检测器的标尺光栅栅线精度检测系统，其特征在于还包括垂直升降台(1)，固定于垂直升降台(I)上的CXD相机(2)，连接在CXD相机(2)上的放大镜头(5)，安装在放大镜头(5)上的同轴光源(6)，图像采集卡 (3)，栅线宽度计算模块；同轴光源(6)发出的平行光从放大镜头(5)的镜筒出来照在标尺光栅(8)的栅线区；CCD相机(2)采集光栅栅线区域图像并传送给图像采集卡(3);图像采集卡(3)将采集的光栅图像数据传输给图像边缘检测器，图像边缘检测器提取光栅图像的栅线，栅线宽度计算模块将图像边缘检测器检测到的图像中每条栅线均匀分成M份，求得每一份的栅线宽度；然后将M个栅线宽度去掉N个最大值，去掉N个最小值，将中间的M-2N 个值求平均得到每一条栅线的宽度；将整幅图像的所有栅线宽度去掉Q个最大值，去掉Q个最小值，然后求平均值，得出该图像的平均光栅栅线宽度；其中M>2N，栅线条数>2Q。
7.根据权利要求6所述的标尺光栅栅线精度检测系统，其特征在于所述图像边缘检测器的一次边缘提取模块和二次边缘提取模块采用水平方向的边缘提取算子Gx与滤波后的图像作卷积运算得到一幅新图像。
8.根据权利要求7所述的标尺光栅栅线精度检测系统，其特征在于提取光栅图像白条纹左边缘的水平方向边缘提取算子Gxz和提取光栅图像白条纹右边缘的水平方向边缘提取算子Gxy如下
全文摘要
本发明涉及一种图像边缘检测器及包含该检测器的标尺光栅栅线精度检测系统，所述检测器的图像滤波模块用于滤除图像噪声得到滤波后的图像，一次边缘提取模块利用双梯形边缘提取算子提取滤波后的图像的边缘得到一幅新图像；阈值分割模块选择一次边缘提取模块得到的新图像的最佳分割阈值T，然后对新图像作二值化处理，二次边缘提取模块利用双梯形边缘提取算子对阈值分割之后的图像再次进行边缘提取，边缘细化模块对二次边缘提取模块提取的边缘进行细化，去除毛刺。本发明可以清晰、准确的提取图像的边缘，且边缘的对比度非常高。
文档编号G01B11/02GK102999886SQ20121042749
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者李英志, 王晓峰, 王罡, 邹晶, 董玲, 董建, 刘季雨, 孙秀梅, 邹钺 申请人:长春光机数显技术有限责任公司