用于微小孔对中的嵌套圆拟合方法及装置与流程

技术特征：

1.一种用于微小孔对中的嵌套圆拟合方法，包括以下步骤：

获取第一孔与第二孔初步对中后的初始图像，所述第一孔的直径小于所述第二孔的直径；

对所述初始图像进行预处理以获得预处理图像，所述预处理图像包括与所述第一孔的外轮廓对应的第一圆、以及与所述第二孔对应的第二圆，所述第一圆与所述第二圆为嵌套圆；

建立坐标系，利用最小二乘法拟合所述第一圆，以获取所述第一圆的圆心坐标；

在所述坐标系中，通过以所述第一圆的圆心坐标为圆心作多个与所述第二圆相交的第四圆来获得约束直线，并根据所述约束直线与最小二乘法计算所述第二圆的圆心坐标；

在所述坐标系中，计算所述第一圆与所述第二圆的圆心距，所述圆心距用于据以指导所述第一孔与所述第二孔对中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔为加工电极的电极孔，所述第二孔为合金部件表面的微小孔。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述预处理图像还包括与所述第一孔的内轮廓对应且直径小于所述第一圆的第三圆时，滤除所述预处理图像中的第三圆。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述坐标系中，通过以所述第一圆的圆心坐标为圆心作多个与所述第二圆相交的第四圆来获得约束直线，并根据所述约束直线与最小二乘法计算所述第二圆的圆心坐标包括以下步骤：

在所述坐标系中，以所述第一圆的圆心为圆心绘制半径不同并与所述第二圆相交的多个第四圆，每个所述第四圆与所述第二圆具有两个交点；

在所述坐标系中，获取每个所述第四圆与所述第二圆的两个交点的中点坐标；

在所述坐标系中，根据所述中点坐标获取约束直线；

在所述坐标系中，以所述约束直线为约束条件，建立直线约束最小二乘法的目标函数，计算所述第二圆的圆心坐标。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二圆的半径范围为[a,d]，所述第四圆的半径范围为r_i∈[a,d]，r_i表示为a+iΔ，Δ＝(d-a)/n，1≤i≤n，n为正整数，F_i、G_i为所述两个交点并满足如下方程组：

其中，(x₁,y₁)为所述第一圆的圆心坐标，(x_ii,y_ii)为所述第二圆上任意一点坐标，上述方程组的解为所述两个交点F_i(x_ii1,y_ii1)和G_i(x_ii2,y_ii2)，F_i(x_ii1,y_ii1)和G_i(x_ii2,y_ii2)中的角标1和角标2分别表示上述方程组中第i个方程的第一个解和第二个解。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述两个交点的中点为e_i(x_ei,y_ei)，其中，x_ei＝(x_ii1+x_ii2)/2，y_ei＝(y_ii1+y_ii2)/2。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述约束直线的斜率为k，截距为b，则k和b满足：

$\left[\begin{array}{cc}n& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_{ei}\\ \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_{ei}& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x_{ei}}^2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}b\\ k\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{y}_{ei}\\ \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{x}_{ei}{y}_{ei}\end{array}\right].$

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述直线约束最小二乘法的目标函数为：

其中，(x_p,y_p)为在所述第二圆上所选取的采样点的坐标，N为所选取的采样点的个数，(x₀,y₀)为所述第二圆的圆心坐标，R为所述第二圆的半径，τ为拉格朗日乘子，f(x₀,y₀)＝y₀-kx₀-b，q＝1,2,3,……,V，其中，V为目标函数C_q的个数，并且V为整数。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括对所述初始图像进行灰度化、二值化、边缘提取、噪声去除和图像标记处理。

10.一种用于微小孔对中的嵌套圆拟合装置，其特征在于，包括：

初始图像获取模块，用于获取第一孔与第二孔初步对中后的初始图像，所述第一孔的直径小于所述第二孔的直径；

图像预处理模块，用于对所述初始图像进行预处理以获得预处理图像，所述预处理图像包括与所述第一孔的外轮廓对应的第一圆、以及与所述第二孔对应的第二圆，所述第一圆与所述第二圆为嵌套圆；

第一圆心坐标获取模块，用于建立坐标系，利用最小二乘法拟合所述第一圆，以获取所述第一圆的圆心坐标；

第二圆心坐标获取模块，用于在所述坐标系中，通过以所述第一圆的圆心坐标为圆心作多个与所述第二圆相交的第四圆来获得约束直线，并根据所述约束直线与最小二乘法计算所述第二圆的圆心坐标；

圆心距计算模块，用于在所述坐标系中，计算所述第一圆与所述第二圆的圆心距，所述圆心距用于据以指导所述第一孔与所述第二孔对中。

11.如权利要求10所述的用于微小孔对中的嵌套圆拟合装置，其特征在于，还包括：

滤除模块，用于当所述预处理图像还包括与所述第一孔的内轮廓对应且直径小于所述第一圆的第三圆时，滤除所述预处理图像中的第三圆。

12.如权利要求10所述的用于微小孔对中的嵌套圆拟合装置，其特征在于，所述第二圆心坐标获取模块包括：

第四圆绘制单元，用于在所述坐标系中，以所述第一圆的圆心为圆心绘制半径不同并与所述第二圆相交的多个第四圆，每个所述第四圆与所述第二圆具有两个交点；

中点坐标获取单元，用于在所述坐标系中，获取每个所述第四圆与所述第二圆的两个交点的中点坐标；

约束直线获取单元，用于在所述坐标系中，根据所述中点坐标获取约束直线；

第二圆心坐标计算单元，用于在所述坐标系中，以所述约束直线为约束条件，建立直线约束最小二乘法的目标函数，计算所述第二圆的圆心坐标。