[发明专利]基于机器视觉的宝石三维切工检测装置及其方法

权利要求书

1.基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，它包括图像采集系统(1)、转动平台设备(2)和处理系统(3)，其特征在于所述图像采集系统(1)由采集装置(1-1)、图像采集卡(1-2)和照明装置(1-3)组成，采集装置(1-1)的信号输出端连接图像采集卡(1-2)的信号输入端，图像采集卡(1-2)的信号输出端连接处理系统(3)的信号输入端，所述采集装置(1-1)、待测宝石(A)和照明装置(1-3)依次设置在同一条轴线上，所述转动平台设备(2)由平台机体(2-1)、驱动电机(2-2)和设备控制卡(2-3)组成，所述处理系统(3)的信号输出端连接设备控制卡(2-3)的信号输入端，设备控制卡(2-3)的第一控制端连接驱动电机(2-2)的受控端，驱动电机(2-2)的传动输出端连接平台机体(2-1)上，所述装置中至少有一个图像采集系统(1)。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，其特征在于采集装置(1-1)由镜头(1-1-1)和摄像机(1-1-2)组成，摄像机(1-1-2)的成像平面设置在镜头(1-1-1)的焦平面上。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，其特征在于照明装置(1-3)由辅助光源(1-3-1)和菲涅尔透镜(1-3-2)组成，辅助光源(1-3-1)设置在菲涅尔透镜(1-3-2)的焦点上。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，其特征在于设备控制卡(2-3)的第二控制端连接辅助光源(1-3-1)的受控端。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，其特征在于转动平台设备(2)增加了气泵(2-4)，气泵(2-4)设置在平台机体(2-1)上，设备控制卡(2-3)的第三控制端连接气泵(2-4)的受控端。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测装置，其特征在于还包括显示装置(4)，处理系统(3)的输出端连接显示装置(4)的输入端。

7.基于机器视觉的宝石三维切工检测方法，其特征在于它步骤如下：

步骤一：启动系统：将待测宝石(A)放置在转动平台设备(2)上，处理系统(3)发出控制指令，启动图像采集系统(1)和转动平台设备(2)，通过设备控制卡(2-3)控制驱动电机(2-2)以指定速率驱动平台机体(2-1)进行高精度旋转；

步骤二：采集图像：通过采集装置(1-1)在指定时间间隔采集当前角度的宝石图像，采集的图像由图像采集卡(1-2)转化为多帧数字图像传入处理系统(3)中；

步骤三：图像预处理及分析：将采集的多帧数字图像中的每帧数字图像及对应角度参数经过处理系统(3)中进行预处理，之后将处理后多帧数字图像进行每一层面的图像分析；

步骤四：判断采集是否完毕：判断平台机体(2-1)是否旋转一周；是，图像采集过程完成，进入步骤五；否，返回步骤二继续采集图像；

步骤五：三维图像计算与检测：通过三维检测算法得到待测宝石(A)的三维表面和形状参数；

步骤六：对比：待测宝石(A)的三维表面和形状参数与保存在处理系统(3)中标准数据库中的宝石标准类型的参数相比较，进一步计算得到待测宝石(A)形状及切工参数；

步骤七：得到类型及切工参数：得到最终待测宝石(A)的类型及切工参数结果。

8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的宝石三维切工检测方法，其特征在于步骤三：图像预处理及分析，图像预处理及分析的步骤如下：步骤A：进行图像预处理：通过去除噪声、阈值化和图像分割将不同角度的每帧数字图像进行处理；步骤B：宝石轮廓直线拟合：从处理后每帧数字图像中提取出宝石轮廓，使用Douglas-Peucker算法进行直线拟合；步骤C：分割各层面：将拟合后的轮廓直线案序编号，然后分组分层。