[发明专利]一种用于测量汽车保险盒中器件的装配高度和倾斜程度的视觉实现方法

权利要求书

1.一种用于测量汽车保险盒中器件的装配高度和倾斜程度的视觉实现方法，主要包含以下步骤：

步骤一、在一个封闭的箱体内建立单目视觉的运动检测系统，使用一个工业相机搭配具有横向轨道的运动平台，使用伺服电机来控制相机在轨道上横向移动，再搭配漫反射光源采集器件图片，调整好相机的焦距和漫反射光源，使得器件在图像中能够清晰、完整地成像；

步骤二、使用标定板对工业相机进行标定，获得工业相机的内参数和畸变参数；

步骤三、在初始位置p₁，拍摄第一幅图像f₁，然后控制电机行进距离d，到达位置p₂，再拍摄第二幅图像f₂，利用标定的参数对两幅图像进行矫正，消除图像畸变；

步骤四、对两幅图像中的器件进行位置匹配，位置匹配分标准器件和待测器件两种情况；标准器件匹配时，首先通过手动方式完成图像中第一个标准器件的匹配，然后利用预测窗口和模板匹配的方法完成其余标准器件的匹配工作，得到所有标准器件的ROI区域；待测器件匹配时，则直接根据标准器件生成的ROI区域自动进行位置匹配；

步骤五、针对图像f₁和图像f₂，基于ROI区域，针对汽车保险盒中的每个器件，根据其表面成像特征，从字符特征匹配、纹理特征匹配和轮廓特征匹配三种进行图像特征提取方法中选取对应的方法提取特征点集合；轮廓特征匹配适用于没有印刷字符的小型保险片，纹理特征匹配适用于表面没有稳定的字符特征的一类继电器，字符特征匹配适用于表面有稳定的字符的小型保险片；

设保险盒中包含的器件集合为F＝{F_i|i＝1，2，...，K}，K为器件的个数；针对器件F_i，将其提取的特征点按照从上到下，从左到右的顺序进行编号，利用编号完成两幅图像间的匹配，获得的特征点匹配点对集合记为：P_i＝{(x1_i，j，y1_i，j)，(x2_i，j，y2_i，j)|j＝1，2，...，Mi}，其中，M_i为器件F_i提取的特征点个数；依次求解所有器件的匹配点对，构成集合P＝{P_i|i＝1，2，...，K}；

步骤六、利用工业相机的内参数和两幅图像的拍摄地点间距d，针对器件F_i，根据求取的匹配特征点对集合P_i中的像素坐标对，设像素坐标对相应的物理高度为Z1_i，j和Z2_i，j，计算特征点的物理高度h_i，j如下：

其中，d_x为相机传感器芯片横向像素宽度；f为相机的焦距；将特征点的物理高度集合记为H_i＝{h_i，j|j＝1，2，...，M_i}；依次求解所有器件的特征点高度集合H＝{H_i|i＝1，2，...，K}；

步骤七、通过是否插歪和是否插紧两种判定标准来判断安装质量；

针对标准器件F_ti，根据集合H_ti，求取标准器件的物理高度的极值h_timax和h_timin，其中h_timax＝max{h_ti，j}，h_timin＝min{h_ti，j}；同理求取待测器件的物理高度的极值h_simax和h_simin，其中h_simax＝max{h_si，j}，h_simin＝min{h_si，j}；

预设绝对高度差阈值Δh_thresholdi1，若|h_simin-h_timin|＞Δh_thresholdi1，或|h_simax-h_timax|＞Δh_thresholdi1，则器件F_i未插紧，装配不合格；

计算标准器件的最大相对高度差Δh_ti，Δh_ti＝h_timax-h_timin，计算待测器件的高度差Δh_si，Δh_si＝h_simax-h_simin，预设相对高度差阈值Δh_thresholdi2，若|Δh_si-Δh_ti|＞Δh_thresholdi2，则器件F_i倾斜，属于插歪，装配不合格；

根据上述方法，依次判断所有器件，若存在任意一个器件的装配不合格，则判定整个保险盒装配质量不合格。