[发明专利]一种圆孔特征的提取方法

说明书

本发明公开了一种圆孔特征的提取方法，本发明利用双目视觉测量系统采集圆孔特征的左、右图像；提取圆孔轮廓边缘的二维图像点，基于RANSAC算法对二维图像点进行杂点剔除，进一步，获取圆孔轮廓边缘的三维图像点，对三维图像信息通过RANSAC算法剔除杂点、验证空间圆半径，最终得到结果精确的圆孔三维信息，本方法测量精度能够达到0.01～0.001mm，测量时间在毫秒级，能够满足汽车行业等精密加工制造业的检测要求。

技术领域

本发明涉及光学三维测量领域，具体涉及一种圆孔特征的提取方法。

背景技术

圆是物体的基本几何形状，由于圆本身的几何特征，使得在工业当中许多零件的截面都呈现圆形或者近似圆形的轮廓，如孔，轴等，精确确定这些圆特征，进而得出圆特征的几何中心的三维空间位置和半径等几何参数，在工业现场，特别是自动化检验和装配领域有着广泛的应用前景。

以汽车制造业为例，在汽车制造阶段，车身是汽车的最大总成，其成型工艺多样，零件的精度难以控制和保证，需要高效的测量手段。获得这些零件尺寸偏差的数据，对于车体质量的保证与控制有着非常重要的作用，据此可以客观评价车身零部件的生产质量进而作出调整。

目前对于圆孔特征提取的方法主要采用边缘检测算子进行圆孔轮廓边缘提取，如Canny边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Priwitt边缘检测算子等，但是进行边缘提取的结果噪点很多，无法满足对精密加工工件的检测要求，因此需要进行边缘拟合，常用的边缘拟合方法，如最小二乘法，无法进行杂点剔除，容易发生拟合错误，拟合结果不准确。CN201710462540.5公开了一种工件圆弧边缘特征点的匹配方法，其利用RANSAC算法对圆弧进行拟合，得到椭圆轮廓，该方法旨在解决圆弧工件在双目视觉测量中存在缺口的问题；但是申请所公开的方法仅对二维平面圆弧进行拟合、之后进行左右图像匹配，但对匹配后的空间圆弧轮廓未做处理，虽然一定程度上提高了测试精度，但是在精密加工制造领域，如汽车制造、飞机制造行业等需要精确获知圆孔特征三维几何参数数据，测量精度往往要求微米级，现有方法精度无法满足要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种圆孔特征的提取方法，其测量精度能够达到0.01～0.001mm，测量时间在毫秒级，能够满足高精度检测的要求，为此，本发明的技术方案如下：

一种圆孔特征的提取方法，包括如下步骤：

步骤一、利用双目视觉测量系统采集圆孔特征的左、右图像；

步骤二、对所述左、右图像进行图像预处理，提取左、右图像中所有圆孔轮廓边缘二维点坐标，记为点集N_t，t＝1，2，...s；s为所述圆孔轮廓边缘二维点的个数；

步骤三、利用极线匹配方法将左、右图像中的圆孔轮廓点转换到空间三维，获取圆孔轮廓点的三维点坐标数据，记为点集N_j′，j＝1，2，…，m，m为圆孔轮廓点的个数；

步骤四、随机从所述点集N_j′中取至少3个点，记为待拟合选点，利用最小二乘法将所述待拟合选点拟合平面及空间圆，得到拟合平面I及拟合空间圆I；

步骤五、计算F_j，D_j，j＝1，2，…，m；

F_j为点集N_j′中的j点到到所述拟合平面I的距离；

D_j为点集N_j′中的j点到所述拟合空间圆I的圆心的距离与拟合空间圆I半径的差值的绝对值；