[发明专利]一种用于牛顿环实验的机器视觉教学系统及方法

权利要求书

1.一种用于牛顿环实验的机器视觉教学系统，其特征是，包括显微读数仪、牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头、硬件板卡和VGA显示屏以及第一、第二、第三支架；显微读数仪分别通过第一、第二、第三支架与牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头连接；硬件板卡与牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头，以及VGA显示屏进行电连接。

2.如权利要求1所述的用于牛顿环实验的机器视觉教学系统，其特征是，硬件板卡包括图像存储模块，分别与图像存储模块连接的第一、第二、第三驱动模块，分别与图像存储模块连接的第一、第二、第三灰度处理模块，与第一灰度处理模块依次连接的第一中值滤波模块、第一边缘检测模块和第一膨胀腐蚀模块，与第二灰度处理模块依次连接的阈值分割模块、二值化模块和标尺识别模块，与第三灰度处理模块依次连接的第二中值滤波模块、第二边缘检测模块、第二膨胀腐蚀模块和鼓轮识别模块，与第一膨胀腐蚀模块、标尺识别模块和鼓轮识别模块连接的VGA显示驱动模块；第一、第二、第三驱动模块分别连接牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头；VGA显示驱动模块连接VGA显示屏。

3.如权利要求1所述的用于牛顿环实验的机器视觉教学系统，其特征是，第一、第二、第三支架均采用直角固定器三角铁支架，其规格根据牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头和鼓轮采集摄像头的尺寸而定，以保证牛顿环采集摄像头紧贴显微目镜，且拍摄中心正对显微目镜接目透镜的十字准心；标尺采集摄像头对准标尺读数区域；鼓轮采集摄像头对准微测鼓轮的读数区域。

4.如权利要求1所述的用于牛顿环实验的机器视觉教学系统，其特征是，牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头均为通用小体积视频输出接口摄像头，且与硬件板卡活动连接。

5.如权利要求1所述的用于牛顿环实验的机器视觉教学系统的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、第一、第二、第三驱动模块分别驱动牛顿环采集摄像头、标尺采集摄像头、鼓轮采集摄像头进行图像采集工作；

步骤2、将步骤1所采集的图像数据传入图像存储模块，图像存储模块控制SDRAM存储器进行图像数据的读写缓存；

步骤3、对牛顿环采集摄像头传输的图像分别进行灰度处理、中值滤波、边缘检测、膨胀腐蚀处理并输出处理后的图像数据至VGA显示驱动模块使VGA显示屏进行显示；

步骤4、对标尺采集摄像头传输的图像分别进行灰度处理、阈值分割、二值化处理并进行刻度识别，分辨刻度准线在图像中出现的位置，根据刻度尺读出即时刻度读数，并将图像结果和数据结果输出到VGA显示驱动模块使VGA显示屏进行显示；

步骤5、对鼓轮摄像头传输的图像分别进行灰度识别、中值滤波、边缘检测、膨胀腐蚀处理并进行鼓轮识别，读出鼓轮数字和刻度，将待估读的刻度线之间进行像素分割，均分计算出估读位，最后将图像结果和数据结果输出到VGA显示驱动模块使VGA显示屏进行显示；

步骤6、VGA显示驱动模块驱动显示图像画面并分割各个画面；左上显示牛顿环处理后的图像，通过按键切换工作模式，在未处理的牛顿环图像和处理后的牛顿环图像进行显示切换；左下显示标尺识别图像；右上显示鼓轮读数图像；右下显示读数和数据处理结果，并且当鼓轮摄像头检测到鼓轮出现回程操作后在此区域显示警报。