一种实现电极丝与喷油孔对中的嵌套圆拟合方法_2

文档序号:9647059阅读:来源:国知局
用 bwareaopen算子,均值滤波,低通滤波,高通滤波等。本实施例中,可以利用bwareaopen算 子去除噪声,bwareaopen算子可以删除所述第一图像300中面积小于阈值的小面积噪声。 所述第一孔10具有一个内圆以及一个外圆,本实施例中,对于判断嵌套圆的圆心是否对 中,其研究对象是喷油孔边缘及电极外圆。因此,电极内圆不在研究范围内,为避免电极内 圆对拟合结果造成影响,在进行圆拟合前,将电极内圆从图像中剔除,从而提高拟合精度, 且减少所需处理的数据量,提升对中效率。因此,所述第一圆100对应的是电极的外圆。
[0042] 步骤S4中,所述第一圆100的圆心(^为原点建立坐标系建立X0J,,所述第一圆 100的圆心(^的坐标为(0,0)。
[0043] 步骤S5中,通过确定所述第二圆200的圆心02所在象限,并比较各象限边界与所 述第二圆200边缘所围成的面积确定所述第二圆200的圆心0 2所在象限,计算出所述第二 圆200的圆心02的坐标位置。具体地,所述步骤S5包括以下步骤:
[0044]S51,确定所述圆心02在坐标系X0J中所在的象限;
[0045]S52,对所述圆心02进行象限内的区域约束,缩小所述圆心02的范围,分别进行径 向约束及圆周约束获得一扇形,所述圆心〇2在该扇形内;
[0046]S53,建立向量矩阵,采用分类比较的方法,判断从所述扇形重心向圆心02的移动 方向;以及
[0047]S54,采用36点动态链式求取圆心02。
[0048] 请参考图5,步骤S51中,通过比较扇形面积的大小来确定所述圆心02在坐标系 X0J中所在的象限。具体地,所述步骤S51包括以下步骤:
[0049]S511,求取第二圆200与X0J直角坐标系交点;以及
[0050]S512,求取第二圆200与X0J直角坐标系交点到所述第一圆100圆心h形成的 扇形的面积。
[0051] 步骤S511中,在圆心h为原点的直角坐标系XOJ*,求取所述第二圆200与X0J 直角坐标系交点,与X轴交点为B(X^,y/ ),D(x/,y/ ),与Y轴交点为A(x/,y/ ), C(x3',y3')。
[0052] 步骤S512中,厶点到距离为|〇#|,B点到距离为|〇川,C点到距离为lOfl, D点到距离为| 0P|,所述第二圆200与坐标轴共产生4个闭合边界,分别为扇形Α0Α,其 面积记为心吵*扇形A0#,其面积记为心(:^扇形BOf,其面积记为知―、扇形⑶办其面积 记为通过比较所述第二圆200与坐标轴所围区域的大小,来判断第二圆200的圆心0 2 所在象限:
[0053] 如果5^0+)=,所述圆心〇2在第一象限,所以所述圆心 〇2所在区域为扇形Α0^;
[0054] 如果獅:·.'又叫3'.Ssqc =心邮,所述圆心(?在第二象限,所以所述圆心 〇2所在区域为扇形A0#;
[0055] 如果 鄉?J鄉 〇2所在区域为扇形BOf;
[0056] 〇2所在区域为扇形⑶山。
[0057] 请参考图4和图6,步骤S52中,对所述圆心02所在象限进行约束,采用半径约束 和圆周角约束的方式进行。具体地,所述步骤S52包括以下步骤:
[0058]S521,通过半径约束,缩小圆心02在半径方向上的范围;以及
[0059]S522,通过圆周角约束,缩小圆心02在圆周角方向上的范围。
[0060] 步骤S521中,请参考图4,因为待检测的第一图像300为嵌套圆,所述第一圆100 与所述第二圆200是嵌套圆的外-内圆关系,所以所述第一圆100与所述第二圆200的圆 心距l〇Al有下列情况:因为圆心与圆心〇2没有重合,第一圆1〇〇与所述第二圆200的 位置关系是内含,可以通过公式〇<lOiO」< 2(1^-?)表示,其中札表示第一圆100的半 径,R2表示第二圆200的半径。具体地,其包括以下步骤:
[0061] 步骤1,确定圆心Oi与圆心02的圆心距|〇Al的范围,通过圆心Oi与圆心02的圆 心距|〇Al的范围为〇< |〇Al<2(R「R2),进一步缩小圆心所在区域的范围;以及
[0062] 步骤2,确定02所在区域为扇形EFOi区域,以h为圆心,以2(1^-?)为半径画圆 弧,与X轴交于E点,与Y轴交于F点,从而确定02所在区域为扇形EF0i区域。
[0063]步骤S522中,请参见图6和图7,所述圆周角约束,利用圆内接直角三角形的性质, 通过约束圆心角ΕΟ'的角度大小,进一步缩小02所在区域范围。具体地,其包括以下步骤:
[0064] 步骤1,在扇形EFO^域内任选一点,做过该点与0i的直线,分别与圆200相交于 G、Η两点,分别连接BG、BH,求取GBH的角度;以及
[0065] 步骤2,判断角GBH的大小,不断缩小02所在区域范围,最终确认所述圆心02所在 区域。
[0066] 步骤1中,图6中由左向右的三个图表示出了三种情况:
[0067] 当角GBH< 90°时,02在AGIIB内部,扇形EFOi的圆心角为EOf;
[0068] 当角GBH>90°时,02在ΔGHB外部,扇形EF01的圆心角为E01F;以及
[0069] 当角GBH= 90°时,02在线段GH中点上。
[0070] 步骤2中,通过不断判断角GBH的大小,不断缩小02所在区域范围,把角GBH约束 到大于85度,小于95度为区域约束的阈值范围内。当角GBH为85度时,GH与圆弧EF相交 于N点,当角GBH为95度时,GH与圆弧EF相交于Μ点,形成的扇形区域为圆心0 2为 最小区域阈值,当第一次出现时,扇形为所在区域。图7中,匕,62,氏,氏所表示的含义与 G,Η相同,下标仅仅表示圆200上的位置区别。
[0071] 请参见图8,步骤S53中,求取扇形MNh的重心0,以0点为坐标原点,建立直角坐 标系x〇y。步骤S53具体包括以下步骤:
[0072] 步骤S531,直角坐标系xOy分别与所述第二圆200相交于X轴正半轴a。。点,Y轴 正半轴ai。点,X轴负半轴a2。点,Y轴负半轴a3。点。在所述第二圆200的边缘上,以a。。点 为起点逆时针每隔10°取点,共取36个点;
[0073] 步骤S532,建立向量矩阵,并求取矩阵中向量距离的和;以及
[0074] 步骤S533,比较向量距离和,推断从所述重心0向圆心02的移动方向。
[0075] 步骤S531中,所述36个点分别是位于第一象限内的a。。,aQ1......a07,a08/^ ; 位于第二象限内的a1Q,an......a17, 318点;位于第三象限内的a2。,a21......a27,a2々; 位于第四象限内的a3。,a31......a37, 338点;以0点为起始点,分别以a。。,aQ1......a37, a3S点终点,生成位于第一象限内的巧.,? …向量;位于第二象限内的 ^ ,?ζ1.......石5石向量;位于第三象限内的?冗、……向量;位于第四象限内 的《3S ,......〇':5:? _,a5S 向量。
[0076] 步骤S532中,所述向量矩阵;ξ包含了第一象限中的所有向量,向量矩阵包含 了第二象限中的所有向量。向量矩阵:ξ包含了第三象限中的所有向量,向量矩阵:ξ包含了 第四象限中的所有向量。分别求取向量矩阵;、:ξ、:ξ、?中个向量距离之和,分别为 \s^ 其中,
[0081] 步骤S532具体包括以下步骤:
[0082] 步骤1,进行X轴方向位置判断:卜$卜
[0084] [1]如災|^|>|?|,将0点沿水平方向向右移一个像素,
[0085] [2]如災|.4?| > |?| >将0点沿水平方向向左移一个像素,
[0086] 如果|?|二1?^],()点水平方向不移动;
[0087] 步骤2,进行Y轴方向位置判断:闷二p| +p
[0089] [3]如果|?|>ΡΡ将0点沿垂直方向向上移一个像素,
[0090] [4]如果|ij| > |i^|>将0点沿垂直方向向下移一个像素,
[0091]如果二[4+ 0点垂直方向不移动;
[0093] 请参见图9,步骤S54中,采用36点动态链式求取圆心02,具体地,其包括以下步 骤:
[0094]
分别求出第二圆200圆心02到第二圆200圆周 上的36个点的距离,分别记为m.......
[0095]S542,求出36个距离的平方和,即谢二22(7厂7)2/?、/二1义3,、,.....36;
[0096]S543,求取m的最小值πν?3,m_所对应的02即为第二圆200的实际圆心。
[0097] 本发明提供的方法,计算公式简单,采用建立坐标系,逐步约束的思想,利用最小 二乘法及嵌套圆的几何特征解决了其他圆拟合方法中存在的计算量大,耗时久,不直接支 持嵌套圆的拟合的技术问题,带来了能够克服工业检测中乳香数据噪声的影响,
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