测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0037]如图8所示，本发明的一种大幅面光学测量系统的钢网图像配准与检测方法，该方法由以下步骤实现:
[0038]步骤一、根据光学测量系统的设计参数和钢网的标准文件，确定图像配准与检测的先验信息:全视场钢网图像的矢量文件，针对最大钢网尺寸为900mmX800mm ;拍摄图像每像元对应15 μπιΧ 15 μπι的钢网区域、钢网最大倾斜角度为Θ = 3° ;13片CMOS按照图1所示品字形排列，横向的13片CM0S，纵向曝光30帧可覆盖全视场，故需要对全视场标准钢网文件划分为390个拍摄区域。
[0039]步骤二、将拍摄的当前帧图像进行二值化处理得到图像1，如图2所示。对图像1保留前50组面积最大的连通区域得到图像2，如图3所示。
[0040]步骤三、将图像2采用canny算子提取边缘，得到图像3，如图4所示。
[0041]步骤四、对图像3在±3°范围内以0.01°的精度进行Hough变换，取得到的所有旋转角度中权值最大的量作为钢网图像的旋转角度α 1，结果为α 1 = 1.99°。
[0042]步骤五、对图像2的每个闭合连通区域提取质心，并在图像2中以所有提取的质心为顶点，排列组合所有可能的三角形，组成三角形的三个角均要大于30°，组成三角形的三条边均要大于1000个像元。将满足这两种门限的所有的三角形信息记录下来，总计3748个。
[0043]步骤六、对图像1的每个闭合连通区域提取质心，并将图像2提取的全部50个质心位置映射到图像1中。在图像1中以这50个质心为中心，半径为300个像元的范围内搜索其他质心的数量，并记录到步骤五的每个三角形的对应的顶点信息中，即每个顶点邻域质心的个数。
[0044]步骤七、将步骤五的3748个三角形信息按照三角形周长的大小顺序进行排序，对每个三角形的三个顶点在记录数组中的顺序按照以下的优先级进行排序:顶点所在角的大小、顶点对边的长度、顶点对应连通区域的面积、顶点对应邻域目标的个数。按照这四个优先级记录后，最后记录该顶点在图像中的位置信息，由此得到拍摄星点信息表。
[0045]步骤八、对全视场钢网图像的矢量文件按照15 μπιΧ 15 μπι每像元缩放标准图像，并根据拍摄当前帧图像的CMOS拍摄区域所对应全视场的位置区域给出对应于当前帧位置的标准图像，如图5所示。
[0046]步骤九、对当前帧的标准图像重复步骤二、三、五、六、七的处理，得到标准星点信肩、ο
[0047]步骤十、设定搜索角阈值0.01°、搜索邻域目标数量阈值1个、对应顶点连通区域面积阈值5个像元和旋转角比较阈值0.02°。在拍摄星点信息表中按照之前排好的顺序从头开始依次选取候选的三角形，在标准星点信息表中搜索同时满足角误差小于0.01°、邻域目标个数相同、对应顶点连通区域面积误差小于5个像元的三角形。利用找到的配对三角形的顶点位置计算得到两幅图像的旋转角度为2.00°，与步骤四计算的1.99°相差
0.01°，小于0.02°的旋转角比较阈值，认为搜索成功。
[0048]步骤^^一、将拍摄的当前帧旋转2°与标准图像角度对齐。
[0049]步骤十二、利用归一化互相关方法(NCC)计算经过步骤十一处理后的两幅图像的平移量，并将拍摄图像与标准图像完全对齐。
[0050]步骤十三、对步骤十二处理后的拍摄图像进行形态学预处理，主要包括:消除尖刺、填充孤立黑点、去除孤立亮点，如图6所示。
[0051]步骤十四、对步骤十三处理后的拍摄图像与标准图像进行异或运算，然后进行腐蚀运算和膨胀运算，最终得到所有缺陷的位置和形状，如图7所示。
【主权项】
1.一种大幅面光学测量系统的钢网图像配准与检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、根据光学测量系统的设计参数和钢网的标准文件，确定图像配准与检测的先验信息:全视场钢网图像的矢量文件、拍摄图像每像元对应钢网的像面距离、钢网最大倾斜角度Θ、每片CMOS拍摄区域所对应全视场的位置区域； 步骤二、将拍摄的当前帧图像进行二值化处理得到图像1，对图像1保留前N组面积最大的连通区域得到图像2; 步骤三、将图像2采用canny算子提取边缘，得到图像3 ; 步骤四、对图像3在土 Θ范围内以0.01°的精度进行Hough变换，取得到的所有旋转角度中权值最大的量作为钢网图像的旋转角度α 1 ； 步骤五、对图像2的每个闭合连通区域提取质心，并在图像2中以所有提取的质心为顶点，排列组合所有三角形，并作满足下列条件的筛选:组成三角形的三个角均要大于最小角度门限threshold_l，组成三角形的三条边均要大于最小边长门限threshold_2，记录满足这两种门限的所有三角形信息； 步骤六、对图像1的每个闭合连通区域提取质心，并将图像2提取的全部N个质心位置映射到图像1中；在图像1中以这N个质心为中心，半径为R的范围内搜索其他质心的数量，并记录到步骤五中的每个三角形对应的顶点信息中，即每个顶点邻域质心的个数； 步骤七、将步骤五的所有三角形信息按照三角形周长的大小顺序进行排序，对每个三角形的三个顶点在记录数组中的顺序按照以下的优先级进行排序:顶点所在角的大小、顶点对边的长度、顶点对应连通区域的面积、顶点对应邻域目标的个数；按照这四个优先级记录后，最后记录该顶点在图像中的位置信息，由此得到拍摄星点信息表； 步骤八、对全视场钢网图像的矢量文件根据拍摄图像每像元对应钢网的像面距离缩放输出为与拍摄图像不存在尺度缩放关系的标准图像，并根据拍摄当前帧图像的CMOS拍摄区域所对应全视场的位置区域给出对应于当前帧的标准图像； 步骤九、对当前帧的标准图像重复步骤二、三、五、六、七的处理，得到标准星点信息表; 步骤十、设定搜索角阈值threshold_3、搜索邻域目标数量阈值threshold_4、搜索顶点连通区域面积阈值threShold_5和旋转角比较阈值α ;在拍摄星点信息表中按照排好的顺序依次选取候选的三角形，在标准星点信息表中搜索同时满足threshold_3、threshold_4、threshold_5的三角形，若能找到该三角形，则利用两个配对的三角形三个顶点的位置关系，计算两幅图像的旋转角度α 2，并且满足I α 1-α2 < α则搜索成功，否则搜索失败； 步骤十一、若步骤十搜索成功，则当前帧图像与标准图像的旋转角度为α 2，若步骤十搜索失败，则当前帧图像与标准图像的旋转角度为α 1，将拍摄的当前帧图像按照计算的旋转角度与标准图像角度对齐； 步骤十二、计算经过步骤十一处理后的两幅图像的平移量，并将拍摄图像与标准图像完全对齐； 步骤十三、对步骤十二处理后的拍摄图像进行形态学预处理； 步骤十四、对步骤十三处理后的拍摄图像与标准图像依次进行异或运算、腐蚀运算和膨胀运算，最终得到所有缺陷的位置和形状。2.根据权利要求1所述的一种大幅面光学测量系统的钢网图像配准与检测方法，其特征在于，步骤十二中，利用归一化互相关方法计算经过步骤十一处理后的两幅图像的平移量。3.根据权利要求1所述的一种大幅面光学测量系统的钢网图像配准与检测方法，其特征在于，步骤十三中，所述形态学预处理包括:消除尖刺、填充孤立黑点、去除孤立亮点。
【专利摘要】一种大幅面光学测量系统的钢网图像配准与检测方法，涉及图像处理领域，解决了现有图像配准与检测方法存在的配准与检测精度低、难度大的问题。本发明利用大幅面光学测量系统的先验设计参数作为先验信息来指导图像配准的算法，创造性的将星图识别方法引入钢网图像配准方法中，将钢网图像配准需要计算的缩放、旋转和平移三个关键的参量采用不同的方法分开计算，将复杂的钢网图像配准问题简化。本发明充分利用了大幅面光学测量系统的设计参数作为图像检测的先验信息，降低了原本非常复杂的钢网图像的配准与检测的难度，首次将星图识别的方法引入钢网图像配准方法中，与利用Hough变换和先验摆放角的配准方法相互验证，有效的保证了配准的成功率。
【IPC分类】G06T3/40, G06T3/00, G06K9/46, G06T7/00
【公开号】CN105427237
【申请号】CN201510833458
【发明人】张星祥, 王文华
【申请人】长春乙天科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月25日