[发明专利]一种大尺寸圆形物体的圆心定位方法

权利要求书

1.一种大尺寸圆形物体的圆心定位方法，其特征在于：

S1.对待检测圆面进行物像空间标定，计算每个像素对应物空间的尺寸，即像素比

S2.以图像采集装置坐标系建立原坐标系，利用图像采集装置采集待检测圆面上三个以上的圆弧边缘图像，并输出对应的采集点坐标，建立对应的圆弧边缘图像坐标系；

S3.对所有圆弧边缘图像进行ROI提取，得到所有圆弧边缘图像对应的ROI圆弧边缘图像以及ROI图像坐标系在原坐标系中的坐标信息，获取所述ROI圆弧边缘图像相应的ROI圆弧边缘轮廓点集坐标；

S4.以任一圆弧边缘图像为基准图像，其余圆弧边缘图像为常量图像；以基准图像的圆弧边缘图像坐标系为基准坐标系，对常量图像中圆弧边缘轮廓点集坐标进行坐标变换，并换算至基准坐标系中，构成总圆弧边缘点集坐标；

S5.对所述总圆弧边缘点集坐标，采用最小二乘法拟合圆，得到亚像素值的圆心坐标及半径。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆形物体的圆心定位方法，其特征在于：所述的S4中坐标变换包括如下步骤：

S4.1：根据所述像素比以及所述采集点坐标，计算除基准图像外的圆弧边缘图像相对于基准图像的像素尺度距离；

S4.2：根据所述ROI图像坐标系在原图像坐标系中的坐标信息以及ROI圆弧边缘图像相应的ROI圆弧边缘轮廓点集坐标，计算各圆弧边缘图像坐标系中各圆弧边缘轮廓点集坐标；

S4.3：计算常量图像的圆弧边缘点集在基准坐标系中的坐标；

S4.4：将所述常量图像的圆弧边缘点集在基准图像坐标系中的坐标以及基准图像圆弧边缘点集坐标存储在同一向量中。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆形物体的圆心定位方法，其特征在于：所述最小二乘法拟合圆包括如下步骤：

S5.1：设(a,b)，r分别为基准坐标系的圆心坐标和半径，圆方程可以表示为(u-a)²+(v-b)²＝r²，令g(u，v)＝(u-a)²+(v-b)²-r²，则：f(a，b，r)＝∑((u_i-a)²+(v_i-b)²-r²)²＝∑g(u_i，v_i)²，其中(u_i，v_i)为所有圆弧点集在基准坐标系中的坐标；

最小二乘估计圆心坐标和半径参数，即求解(a，b，r)使得f(a，b，r)最小，即需要满足以下条件：

S5.2：根据所述总圆弧边缘点集坐标，即{(u_i，v_i)|u_i∈L_U_total，v_i∈L_V_total}，可以计算圆心坐标和半径为：

其中，

N为(u_i，v_i)的坐标点个数，也即样本总量；

S5.3：根据所述圆心坐标和半径，拟合整圆：

其中，θ∈[0，2π]。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸圆形物体的圆心定位方法，其特征在于：所述ROI圆弧边缘图像进行图像滤波、形态学运算、阈值分割处理，达到以圆弧边缘作为目标的二值化图像；对所述二值化图像进行Robert边缘检测，获取圆弧边缘特征图像；将所述圆弧边缘特征图像采用findContours轮廓检测进行轮廓提取，并获取ROI圆弧边缘轮廓点集坐标。