基于机器视觉的尺寸测量方法及系统、设备、介质与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，特别涉及基于机器视觉的尺寸测量方法及系统、设备、介质。


背景技术：

2.随着人工智能技术的蓬勃发展，其在工业应用中占据着越来越重要的地位。目前，对产品尺寸的测量大都依靠人工使用固定检具的方式对产品进行检测，在这个过程中存在着人力的大量投入和人工成本的提高，且对产品的判断存在一定的主观性，因而使用机器视觉技术代替人工实现产品的尺寸测量就变得尤为重要。
3.传统的尺寸测量，待检测尺寸与相机在同一方向上，相机直接水平或者竖直架设就可以拍到产品，实现对产品尺寸的检测。但当待检测尺寸与相机不在同一方向上时，比如检测手机中框内壁上的尺寸，由于产品尺寸的局限性使得相机架设变得极其困难，使用传统相机的测量方式已经不能满足测量需求。


技术实现要素：

4.为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供基于机器视觉的尺寸测量方法，包括以下步骤：
5.获取图像采集设备中标定片的图像信息；
6.控制所述图像采集设备和/或载具对应的控制设备移动，使所述标定片的图像在所述图像采集设备视野中的清晰度满足预设范围；
7.获取图像采集设备采集的待检测物品的待检测部位的图像信息；
8.获取所述待检测部位的图像对应的颜色图；
9.在所述颜色图的相同颜色位置选取若干点进行拟合，形成拟合平面；
10.在需要测量高度的平面选取待测点，计算所述待测点到所述拟合平面之间的距离，得到待检测部位的尺寸高度测量结果。
11.进一步地，还包括以下步骤：
12.判断所述图像采集设备获取的待检测物品的待检测部位的图像信息格式是否为预设格式；
13.否则将获取到的待检测部位的图像信息进行格式转换；
14.是则继续执行后续操作。
15.进一步地，所述将获取到的待检测部位的图像信息进行格式转换包括以下步骤：
16.当主控设备与所述图像采集设备连接成功后，获取所述图像采集设备的型号信息；
17.通过获取的型号信息获取所述图像采集设备的参数信息；其中，所述参数信息包括高度数据，灰度数据，批处理行数，扫描间隔，轮廓宽度、xyz三轴位置；
18.触发所述图像采集设备扫描，开始批处理；
19.通过所述高度数据进行数据转换，根据生成的图像信息进行图像高度区间与颜色区间比例转换，将信息划分在0-65535区间；
20.根据轮廓宽度和高度数据，将图像转换为像素点；
21.根据xyz三轴位置点对点实现像素分布。
22.本发明的第二目的是提供基于机器视觉的尺寸测量系统，包括图像采集设备、棱镜、载具、移动平台、控制设备、主控设备；其中，
23.所述载具用于搭载棱镜，以及调节棱镜的倾斜角度；
24.所述移动平台用于搭载所述图像采集设备及所述载具或仅搭载所述图像采集设备；
25.所述控制设备用于控制所述移动平台和/或所述载具；
26.所述棱镜的棱镜面与待检测产品的检测面相对，所述棱镜用于映射待检测物品的待检测部位的图像，以及将待检测物品的待检测部位的图像反射进入所述图像采集设备；
27.所述主控设备用于执行基于机器视觉的尺寸测量方法。
28.进一步地，所述图像采集设备包括相机、镜头、光源，所述镜头安装在所述相机上，所述相机、所述镜头、所述光源、所述载具安装在所述移动平台上，所述控制设备控制所述移动平台的移动，所述相机、所述镜头、所述光源、所述棱镜在同一方向上。
29.进一步地，所述棱镜的尺寸为15mm至25mm。
30.进一步地，所述图像采集设备包括线性扫描相机，所述线性扫描相机安装在所述移动平台上，所述控制设备包括第一控制设备和第二控制设备，所述第一控制设备用于控制所述移动平台的移动，所述第二控制设备用于控制所述载具的移动。
31.进一步地，所述棱镜的尺寸为45mm至55mm。
32.本发明的第三目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现基于机器视觉的尺寸测量方法。
33.本发明的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现基于机器视觉的尺寸测量方法。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.本发明提供基于机器视觉的尺寸测量方法及系统、设备、介质，采用棱镜与相机相结合的架设方式，实现微小尺寸及隐蔽位置尺寸的测量，如手机中框内壁尺寸的测量，将待测位置的图像映射到棱镜中，再由镜面反射进入相机，从而实现尺寸检测。有效解决了针对微小尺寸及隐蔽位置尺寸的测量，如手机中框内壁尺寸的测量，相机难以架设而不容易实现产品检测的问题，而棱镜的成本也是在可控制的范围内，既提高了生产效率，又节约了生产成本。
36.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
37.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
38.图1为实施例1的基于机器视觉的尺寸测量系统原理图一；
39.图2为实施例1的基于机器视觉的尺寸测量系统原理图二；
40.图3为实施例2的基于机器视觉的尺寸测量方法流程图；
41.图4为实施例3的电子设备示意图；
42.图5为实施例4的计算机可读存储介质示意图。
43.图中：1、图像采集设备；11、相机；12、镜头；13、光源；2、棱镜；3、待检测产品。
具体实施方式
44.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
45.实施例1
46.基于机器视觉的尺寸测量系统，如图1、图2所示，包括图像采集设备1、棱镜2、载具、移动平台、控制设备、主控设备；其中，
47.载具用于搭载棱镜2，以及调节棱镜2的倾斜角度；
48.移动平台用于搭载图像采集设备1及载具或仅搭载图像采集设备1；
49.控制设备用于控制移动平台和/或载具；
50.棱镜2的棱镜2面与待检测产品3的检测面相对，棱镜2用于映射待检测物品的待检测部位的图像，以及将待检测物品的待检测部位的图像反射进入图像采集设备1；
51.棱镜2为图像采集设备1工作距离的延伸，也作为图像的一个“中转站”。图像采集设备1的工作距离是镜头12到待检测产品3的距离，现在的工作距离是镜头12到棱镜2与棱镜2到待检测产品3距离之和。通过在图像采集设备1下方加入延伸的棱镜2，使检测面进入到棱镜2当中，再通过镜面的反射作用，使检测面进入图像采集设备1中，从而使得图像采集设备1获取到待检测产品3的图像。
52.主控设备用于执行基于机器视觉的尺寸测量方法。关于方法的详细描述，可以参照下述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
53.如图1所示，图像采集设备1包括相机11、镜头12、光源13，本实施例中的相机11为2d相机11，镜头12安装在相机11上，相机11、镜头12、光源13、载具安装在移动平台上，本实施例中，相机11、镜头12、光源13、棱镜2是一体的，能够同时上下移动，方便产品检测。当对待检测产品3进行检测时，尺寸测量系统停留在上方，待检测产品3到位后，尺寸测量系统由上往下移动，到达已经设定好的检测位置，从而实现相机11拍照检测。且棱镜2要垂直固定，同时安装棱镜2的载具具有可以旋转功能，可以进行调节棱镜2倾斜的角度。因为棱镜2角度的略微差异，对相机11视野来说有至关重要的影响。控制设备控制移动平台的移动，相机11、镜头12、光源13、棱镜2在同一方向上。
54.由于待检测产品3如手机中框内壁的尺寸的局限性以及相机11视野的局限性，棱镜2的尺寸为15mm至25mm。优选地，棱镜2的尺寸为20mm，既保证了棱镜2的易安装，同时又能将待检测产品3的尺寸全部反射进入相机11。
55.尺寸测量系统架设完成之后，需要进行相机11的标定，相机11标定的目的是将图
像像素转换成物理尺寸，即建立相机11几何模型。因为尺寸测量采用的是远心镜头，所以将标定片放置于待检测产品3的检测面相同的位置，移动尺寸测量系统使标定片在相机11视野中足够清晰，这样就完成了相机11标定工作。
56.如图2所示，图像采集设备1还包括线性扫描相机，本实施例中的线性扫描相机为3d相机，线性扫描相机安装在移动平台上，控制设备包括第一控制设备和第二控制设备，第一控制设备用于控制移动平台的移动，线扫相机跟随移动平台水平移动。第二控制设备用于控制载具的移动。本实施例中，棱镜2的载具通过气缸实现上下移动，棱镜2的载具在上方，可以方便待检测产品3的移动取放，棱镜2的载具在下方，方便移动平台搭载线扫相机一起移动检测。本实施例中，棱镜2的载具与移动平台是分别单独控制的；待检测产品3的待检测位置为手机中框底部内壁，即手机充电口位置。
57.当采用3d相机架设方案时，棱镜2的尺寸为45mm至55mm。优选地，棱镜2的尺寸为50mm。线扫相机的工作距离为20mm，其工作距离为线扫相机到棱镜2与棱镜2到检测面之和。因为棱镜2本身的性质，棱镜2面到检测面的距离已有10-15mm之间，所以线扫相机几乎是贴着棱镜2面移动，从而得到3d图实现检测。
58.本发明采用棱镜2与2d相机和3d相机结合实现手机中框内壁尺寸的测量，解决了相机不能直接对检测尺寸进行直接拍照测量，相机难以架设、检测难度大的问题。
59.实施例2
60.实施例1的基于机器视觉的尺寸测量系统对应的测量方法，如图3所示，包括以下步骤：
61.获取图像采集设备中标定片的图像信息；
62.控制图像采集设备和/或载具对应的控制设备移动，使标定片的图像在图像采集设备视野中的清晰度满足预设范围；
63.判断图像采集设备获取的待检测物品的待检测部位的图像信息格式是否为预设格式；
64.是则继续执行后续操作。
65.否则将获取到的待检测部位的图像信息进行格式转换。
66.本实施例中，通过3d相机得到的图像不能直接用来做图像处理，所以需要对获取的3d图像进行格式转换，从而使3d图像能够用视觉处理软件进行处理。
67.将获取到的待检测部位的图像信息进行格式转换的具体步骤如下：
68.由于每个3d相机的型号不同，不同型号的3d相机可应用的场景及配置也是不一样的。所以当程序成功连接3d相机后，通过内置函数获取当前3d相机的型号，从而获取关于3d相机的参数信息，如高度数据、灰度数据、批处理行数、扫描间隔、轮廓宽度、xyz三轴位置等，通过这些参数信息进一步对图像进行处理。具体包括以下步骤：
69.触发图像采集设备扫描，开始批处理；
70.通过高度数据进行数据转换，根据生成的图像信息进行图像高度区间与颜色区间比例转换，将信息划分在0-65535区间，图像为16位范围图。
71.根据轮廓宽度和高度数据，将图像转换为像素点；
72.根据xyz三轴位置，即三维坐标，点对点实现像素分布。
73.通过上述步骤实现了3d图像到16位范围图的转换。完成图像转换之后，便可以用
对图像进行处理，从而实现3d尺寸的检测。
74.3d尺寸检测是对待检测产品的待检测位置高度的测量，有两种方式实现检测。第一种是点到平面的距离；第二种是两个不同平面上的点到同一平面的距离。这两种方式对应的是2d尺寸检测中的，点到线之间的距离与两点到同一条线之间的差值的检测方式。
75.通过上述步骤已经实现了图像转换，将3d图像转换成了视觉软件可以处理的图像，图像中的高度只是被隐藏了，通过颜色图可以获知某一位置上的点所在的高度。相同高度上的点，其所对应的像素颜色是一致的，随着待检测位置高度的不断变化，对应的颜色也是不同的。所以，为了确定平面，需要在相同颜色位置选取若干个点，如大于4个数量的点，利用点连接成线，线连接成面的特点，使这些点拟合形成同一平面，获得拟合平面。再在需要测量高度的另一平面上选择待测点，计算出待测点到拟合平面之间的距离，也就完成了尺寸高度测量。
76.由于在实际架设中，待检测产品并不是完全水平的，可能会存在倾斜的问题，因此本发明采用上述第二种测量方式。为了提高测量结果的准确性，在第一种测量方式的基础上，在生成的平面上再寻找一个点，计算这个点到平面的距离，从而计算两个点到这一平面的差值，也同样能完成尺寸的测量。在实际应用中，第二种测量方式准确性更高。
77.本发明利用棱镜易安装可反射的特性，通过棱镜与2d相机和3d相机结合的方式，实现了待检测产品如手机中框内壁等尺寸的测量，解决了无法拍摄图像的难点问题，满足了企业的生产需求。
78.本发明采用棱镜与2d相机和3d相机结合的方式，实现了尺寸测量系统及测量方法，一方面有效解决了因相机尺寸、产品尺寸或是实际架设空间所造成的不易直接拍照获取图像的问题，通过棱镜的合理架设，使相机得到了更好的发挥；另一方面，此系测量统及测量方法能够大大节省人力成本，解放生产力，使企业在工业生产中提高生产效率，带来了更高的生产效益。
79.实施例3
80.一种电子设备，包括：如图4所示，存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与存储器联接，并且当程序代码被处理器执行时，实现基于机器视觉的尺寸测量方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
81.实施例4
82.一种计算机可读存储介质，如图5所示，其上存储有程序指令，程序指令被执行时实现的基于机器视觉的尺寸测量方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
83.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
84.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
85.以上仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于
本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变换。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。