[发明专利]一种附加约束条件的工业零件轮廓线多特征提取方法

摘要

本发明提供一种附加约束条件的工业零件轮廓线多特征提取方法，其特征在于利用传统方法提取的轮廓线特征作为初始值，然后附加轮廓上圆弧与直线相切、相邻圆弧与圆弧相切等约束条件，并在此基础上建立零件轮廓线多特征基本条件和约束条件的误差方程式，实现轮廓特征的整体迭代精确求解，从而将组成轮廓的各特征（如直线、圆弧和圆）进行精确分段识别，获得各特征的参数。本发明着重于提高零件轮廓线提取的精度，结果证明约束关系的引入能够有效地提高轮廓线多特征提取的精确度。

主权项

1.附加约束条件的工业零件轮廓线多特征提取方法，其特征在于步骤依次为：(1)从实际工业零件影像出发提取工业零件轮廓线的多特征作为初始值；(2)零件轮廓线上多特征基本条件和约束条件误差方程式的建立；(3)附约束条件的轮廓线多特征参数整体精确求解；在步骤(2)中，以包含直线和圆弧的轮廓来描述如何进行附加约束条件的多图元特征的联合提取，具体过程包括基本条件误差方程式和约束条件误差方程式的建立：1)基本条件(1)直线方程表达式为：ax+by+c＝0  (1)则其误差方程为：v＝x·da+y·db+dc+(ax+by+c)|0  (2)(2)圆的方程表达式为：则其误差方程为：用矩阵表示以上两类误差方程，得到：V＝AX‑L  (5)其中：X₁表示所有直线参数组成的向量，X₂表示所有圆参数组成的向量，A₁表示所有直线观测误差方程系数组成的系数矩阵，L₁为相应的常数项向量，V₁则为相应的残差向量；A₂表示所有圆观测误差方程系数组成的系数矩阵，L₂为相应的常数项向量，V₂则为相应的残差向量；2)约束条件(1)对于直线方程一般形式来说，(a，b)代表的是直线的法向量，所以直线参数a和b满足：a2+b2＝1  (6)线性化可以得到：2a·da+2b·db+0·dc+(a2+b2‑1)|0≈0  (7)对这一类约束条件，即所有的式(7)，写成矩阵形式为：N1X1＝C1  (8)其中N1为其系数矩阵，C1为相应的常数向量；(2)圆弧和直线相切的约束条件：(ax0+by0+c)2‑R2＝0  (9)令k＝ax0+by0+c  (10)则其线性化形式为：2kx0·da+2ky0·db+2k·dc+2ka·dx0+2kb·dy0‑2R·dR+(k2‑R2)|0≈0  (11)对此类约束条件可以写成矩阵形式：N2X1+M2X2＝C2  (12)其中N1和M2分别为X1和X2对应的系数矩阵，C2是相应的常数向量；(3)圆弧与圆弧相切的约束条件：令两个圆弧参数分别为(x1，y1，R1)，(x2，y2，R2)，则其包括内切和外切的相切条件均为：((R1+R2)2‑D2)·((R1‑R2)2‑D2)＝0  (13)其中：该约束条件的线性化形式为：将式(15)形式的这些约束条件写成矩阵形式，则为M3X2＝C3  (16)其中M3为系数矩阵，C3则为常数向量。