[发明专利]一种基于双目视觉的糖果几何尺寸测量系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于图像测量技术领域，尤其是一种基于双目视觉的糖果几何尺寸测量系统和方法。

背景技术

图像测量技术是以现代光学为基础，融合电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的现代测量技术。图像测量具有非接触、分辨力高，自动化程度高、速度快等优点。目前图像检测技术已经被广泛的应用于外观检测、工业检测和生物医学等精密测量领域。

浙江大学研制的陶瓷墙地砖几何尺寸在线检测系统，包括对墙地砖的平整度测量和长宽尺寸测量。该测量系统由3～5个PSD位置检测器、6个安装在不同位置的CCD、传送带和系统控制测量主机构成。墙地砖在传送带上以一定速度水平移动，5个PSD以很快的频率检测出一系列特征点，合理安装在瓷砖的几个边的不同位置的6个CCD，能实时检测出瓷砖平整度和长宽尺寸，墙地砖几何尺寸测量精度可以达到0.12mm，具有一定的应用前景和社会经济效益。但是，首先该系统结构复杂，设备成本高，没有解决环境光和传送带抖动给测量带来的误差，其次整套系统的灵活性和通用性受到了很大的限制。

中国科学院光电技术研究所搭建的基于面阵CCD的数字图像刀具测量系统，由二维位移检测模块、光源、视觉成像系统、系统主机和软件测量系统组成。基本测量原理为CCD跟踪刀具轮廓，CCD的位置由光栅检测得到，系统软件通过图像处理得到轮廓，再拼接得到整个刀具轮廓，实现刀具径向尺寸、轴向尺寸、刀尖圆弧半径、夹角等几何特征的测量。该系统能够快速、精确的测量大尺寸刀具的几何尺寸。但是该系统并未对CCD的位置坐标系和成像坐标系之间的关系进行标定和校正，给整个测量系统带来人为的检测误差。

北京科技大学采用单目视觉系统测量直齿圆柱齿轮的几何尺寸，建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何参数的测量算法。该系统构成简单，易于操作，测量速度与人工用卡尺测量相比提高了数十倍，测量精度为0.1mm。

总之，国内外虽然在基于视觉的物体几何尺寸测量的研究工作中取得了一些进展，但是这些测量系统针对性强、适用性差，对操作人员要求高。

发明内容

为了解决现有图像测量系统中只能针对特定的测量对象设计特定的检测系统和测量算法的缺点，本发明提出了一种基于双目视觉糖果几何尺寸测量系统和方法，该方法可以同时测量两种不同尺寸的糖果的几何尺寸。

根据本发明的一方面，提供一种基于双目视觉的糖果几何尺寸测量系统，该系统包括：第一视觉系统1、第二视觉系统2、第一光源3、第二光源4、调整平台5和计算机6，其中：

所述第一视觉系统1固定在垂直于底座11的第一支架13上；

所述第二视觉系统2安装于第二支架14上且指向所述第二光源4，所述第二支架14固定于所述底座11上，使得所述第二视觉系统2能看清置于第一光源3上的糖果15；

所述调整平台5安装于所述底座11上，并使得所述调整平台5的中心位于所述第一视觉系统1的光轴线上；

所述第一光源3固定于所述调整平台5上，可以随着调整平台5做旋转运动，为所述第一视觉系统1提供背景光源；

所述第二光源4安装于第三支架12上，使得所述第二光源4的中心位于所述第二视觉系统2的光轴线上，为所述第二视觉系统2提供背光光源；

所述第一视觉系统1指向所述第一光源3的发光面，所述第二视觉系统2指向所述第二光源4的发光面；

被检测的糖果15随机放置于所述第一光源3的上表面上；

所述第一视觉系统1通过第一视觉连接线7连接至所述计算机6；所述第二视觉系统2通过第二视觉控制线8连接至所述计算机6；所述调整平台5通过第二控制线10连接至所述计算机6；所述第一光源3通过第一控制线9连接至所述计算机6。

根据本发明的另一方面，提供一种利用所述测量系统对3.8g糖果的几何尺寸进行测量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：对测量系统进行初始化，通过调整平台5的旋转将第一光源3调整到合适的位置，打开所述第一光源3和第二光源4，采集第一视觉系统1和第二视觉系统2的当前图像作为其各自的背景图像，并且通过第一光源3上表面在第二视觉视觉系统2中的成像，从上到下扫描边缘点，得到第一光源3上表面的直线方程，作为测量糖果高度的基准直线；

步骤S2：将3.8g的糖果随机放到所述第一光源3的上表面上，使得所述糖果在所述第一视觉系统1和第二视觉系统2中清晰完整的成像；