[发明专利]面向装配的微零件对称边缘亚微米精度特征识别方法

摘要

该方法先判定目标和基体零件加工工艺,确定装配对位边缘关键特征，对装配对位图像进行边缘对称性的初检测，确定装配的目标和基体的装配对位关键特征提取区，提取边缘过渡区，其是一个二维区域，其像素的灰度级别是由两个一维的灰度空间边界来界定的，梯度算子不是提取边缘过渡区域的最佳测度参数，获得对称边缘的边界区域后，进行感兴趣区（ROI)的选取。本发明将具有边缘对称特性的感兴趣区与其区域灰度分布的统计计算相结合来拟合对称区域的相似对称基准线为装配对位的误差补偿提供数据，有效避开了图像真实边缘的计算提取，比较目标和基体零件对称中心线的位置误差获取补偿量，提高了对位识别的速度和装配对位精度，装配对位精度可达亚微米。

主权项

一种面向装配的微零件对称边缘亚微米精度特征识别方法，其特征在于：所述方法是基于显微机器视觉的微装配对位关键特征提取识别方法,识别精度达到亚微米级,通过对称边缘的特征预判断获取具有对称特性的直线类或圆弧类特征目标零件和基体零件的精确位置和相对位置,其具体包括下列步骤：1)首先对相机获取的目标零件和基体零件装配对位原始图像进行预处理：包括图像灰度化和图像边缘增强；其中，采用黑白相机无需对图像进行灰度化的转换，图像灰度化采用的方法是加权平均法、平均值法和最大值法；2)确定检测目标微小型结构的加工工艺类型和关键装配对位边缘关键特征；根据实际零件的不同，其装配对位关键边缘特征会有所不同：轴孔类的微小结构件装配的对位关键特征是圆弧，而平板类方形槽的装配对位关键特征则是直线段；3)采用对称差分的方法对原图像进行直线类或圆弧类装配对位关键特征的初检测，用于判断目标零件和基体零件在装配对位过程中，在不同方向上的装配对位关键特征的选取；通过对装配对位关键特征的初检测判断对原图像进行了图像分割得到处理图像区，即零件局部图；4)感兴趣区域选取，对应基体零件的感兴趣区和目标零件的感兴趣区,对于零件装配对位边缘关键特征的不同，出现的特征类别不同，感兴趣的位置不是规定的，会根据具体情况进行相应的改变；提取过渡区的最佳测度参数：采用计算有效平均梯度EAG和对图像灰度的剪切操作来确定；其中，EAG的定义为：$EAG=\frac{T_g}{T_p}---\left(1\right);$其中，为总梯度和；其中，为梯度不为零的像素总数；通过(3)对图像边缘过渡区的计算可以初步的确定感兴趣的分布范围；根据(2)获得目标零件和基体零件对称边缘信息，来精确选取感兴趣区域；对称边缘过渡区的提取，在使用有效平均梯度时，需要定义灰度剪切函数：高端剪切函数低端剪切函数其中，L为剪切值,其范围为0～255；根据剪切值计算出EAG_low(L)和EAG_high(L)的值；由公式(1)可知，EAG代表的是图像中的一个有选择的统计量，在计算EAG时，只用到了非零梯度的像素，且是图像中非零像素的平均梯度；其中，f(i,j)代表在二维空间变化的图像函数，(i,j)∈S，S表示图像像素空间坐标的整数集，g(i,j)为图像的梯度函数；典型EAG(L)～L曲线为单极值曲线，即EAG_low(L)和EAG_high(L)均只有一个极值点，并将取得极值点处对应的灰度值记为L_low和L_high，且L_low＝arg{max[EAG_low(L)]}，L_high＝arg{max[EAG_high(L)]}；这两个极值点对应的灰度值被认为是过渡区域对应的边界灰度值，由这两个值分出来的图像区域就是过渡区，实际的应用中，由于显微图像边缘的特塑形，还需要对提取的边缘区域进行适当的伸缩；5)灰度统计分析，采取基于排序统计分析的图像边缘增强滤波器OSEEF，设输入信号x_i,1≤i≤N，经过排序后得到序列x(i)，满足x(1)≤x(2)≤x(3)≤...≤x(N)，构成点集Xl和Xh，为其两个子集，划分如下：Xl:x(1+k₁),...,x(n₁)和Xh:x(n₂),...x(N‑k₂)；式中0≤k₁≤N‑n₁，0≤k₂≤n₂‑1；H(·)为采用平均滤波算子的运算；$H\left(Xl\right)=\frac{1}{n_1-k_1}\underset{i=1+k_1}{\overset{n_1}{\Σ}}X\left(i\right)$$H\left(Xh\right)=\frac{1}{N-k_2-n_2+1}\underset{i=n_2}{\overset{N-k_2}{\Σ}}X\left(i\right);$定义D为D＝H(Xh)‑H(Xl)；定义y^*为x^*为滤波窗中心样本点，定义T为某个阈值，则OSEEF滤波器的输出为：$y=\left\{\begin{array}{cc}{y}^{*},& D\≥T\\ \frac{H\left(Xh\right)+H\left(Xl\right)}{2},& D\<T\end{array}\right.;$6)对称边缘拟合，就是根据前面的计算来拟合具有相似特征的对称基准