[发明专利]一种管水准器气泡偏移量自动测量方法

说明书

本发明公开了一种管水准器气泡偏移量自动测量方法，具体实施内容为：本发明方法采用自动确定感兴趣区域的方式对原始管水准器灰度图像进行操作获取感兴趣区域图像，在感兴趣图像中判断气泡偏移位置，若气泡进入计算偏移量固定区域且气泡月牙形区域中心离固定区域中心较远时，粗略计算气泡偏移量；若气泡月牙形区域中心离固定区域中心较近时，精确计算气泡的偏移量，最终根据图像标定结果实现对管水准器内气泡偏移量的测量。本发明方法采用机器视觉的方式能有效解决采用人眼识别时费时费力，误差大的问题，采用气泡中心与两条黑线包围的矩形中心的水平距离值表示实际偏移量的方法，算法具有创新性且鲁棒性佳，同时简单实用，精度高。

技术领域

本发明涉及机器视觉测量技术领域，涉及一种管水准器气泡偏移量自动测量方法。

背景技术

在众多工业制造生产活动中，人们常常需要对被测物体表面进行平面度的检测，因此通常会借助一些带有管水准器的计量器具(例如: 水平仪等)来完成此类精密测量，目前使用最为广泛的方法是通过测量管水准器中的气泡偏移量来判断被测物体表面是否水平。当今市面上有很多用来检测被测物体表面平面度的带有管水准器的计量器具, 许多厂家为了保证自己生产的带有管水准器的计量器具测量准确性, 都会在产品出厂前对管水准器内的气泡进行检测和校准。一般校准的方式,就是将带有管水准器的计量器具置于标准水平检测台上，根据管水准器内气泡偏离中心的程度来判断出厂的计量器具是否合格。不同精度的计量器具在检测时允许的误差范围也不相同。目前国内的对于管水准器内气泡偏移量常用的检测方法：

(1)通过人眼识别管水准器内气泡的偏移量，借此来判断计量器具合格与否，对产品进行校正也还只是人工调整管水准器的方式，显然这种方式不仅误差大，还大量消耗人力物力，产品精度很难得到提高。

(2)基于Canny边缘检测和加权最小二乘的方法进行气泡偏移量的测量，虽然该方法对于质量较差的图像有很强的鲁棒性,但通过该方法找到的计算气泡偏移量的固定边界区域不够精确，导致最后计算出的气泡偏移量存在明显误差。

(3)利用局部灰度梯度平均值曲线以及亚像素精度定位的方法进行气泡偏移量的测量，虽然该方法对于气泡轮廓边缘端点的提取精确度很高，但由于在实际测量矫正管水准器气泡的过程中，会受到电机振动的影响，气泡调整时，其轮廓形状会随之发生微小变化，因此，在持续调整的过程中若只提取气泡左右端点进行偏移量测量，则会严重影响到整个测量过程的测量精度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种管水准器气泡偏移量自动测量方法，该方法采用自动确定感兴趣区域的方式，在气泡中心刚进入计算气泡偏移量的固定区域中心时,采用粗略测量方法；在气泡中心接近计算气泡偏移量的固定区域中心时,采用精确测量方法；提高了测量精度，同时可用于机器替代人类对带有管水准器的计量器具进行矫正，解决了人眼识别、人工敲击费时费力，误差大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种管水准器气泡偏移量自动测量方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：读取管水准器气泡原始灰度图像；

步骤2：对原始灰度图像进行二值化与中值滤波处理；

步骤3：对中值滤波后的二值图像进行轮廓检测，计算各轮廓所包围区域的面积与各轮廓最小外接矩形面积之比以及各轮廓最小外接矩形长边长度；

步骤4：通过对各轮廓所包围区域的面积与各轮廓最小外接矩形面积之比以及各轮廓最小外接矩形长边长度的限制，来判断图像中是否存在计算气泡偏移量的固定区域；

步骤5：若存在计算气泡偏移量的固定区域，则对计算气泡偏移量的固定区域进行外扩得到感兴趣区域；

步骤6：求取计算气泡偏移量的固定区域的最小外接矩形的倾角，以及固定区域轮廓所包围区域的面积与此固定区域轮廓的最小外接矩形面积的比值,根据此倾角和比值来判断气泡的偏移位置；