[发明专利]基于视觉技术的手镯圈口自动测量方法

摘要

本发明基于视觉技术的手镯圈口自动测量方法，包括步骤：采集模板图像并计算图像尺寸与实际物理尺寸的比例系数、采集手镯图像并输入计算机、基于前景背景比对进行手镯目标二值化、利用对称性确定手镯中心的水平方向初始位置、利用对称性确定手镯中心的垂直方向初始位置、利用对称性进行手镯中心位置的精确优化、计算手镯的图像圈口尺寸、根据图像圈口尺寸和比例系数计算手镯的实际圈口尺寸。相比于已有算法仅能应用于部分形状的手镯圈口测量，本发明提供的方法能够实现各种中心对称的手镯圈口尺寸自动测量。

主权项

1.一种基于视觉技术的手镯圈口自动测量方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：步骤S1：采集模板图像并计算图像尺寸与实际物理尺寸的比例系数，具体方式为，模板上以顺时针方向印刷构成正方形顶点的四个标记点P1、P2、P3、P4，摄像头采用金属架固定在模板的正上方，采集模板图像IB并输入计算机，记四条线段P1P2、P2P3、P3P4、P4P1的实际长度均为a，它们在图像上的像素距离分别为d1、d2、d3、d4，利用公式Ra＝4a/(d1+d2+d3+d4)计算图像尺寸与实际物理尺寸之间的比例系数Ra；步骤S2：采集手镯图像并输入计算机，具体方式为，固定摄像头姿态不变，将待测量的手镯平放在模板上四个标记点组成的正方形中心附近，采集包含手镯的图像IT并输入计算机；步骤S3：基于前景背景比对进行手镯图像目标二值化，具体方式为，对于步骤S2采集的包含目标手镯的图像IT和步骤S1采集的模板图像IB，将两幅图像由RGB空间转化为HSV空间，然后进行逐个像素比对，如果图像IT上某像素点在H通道或S通道上的数值偏离模板图像IB上对应位置数值一定比例k以上，则将该像素点作为前景点并二值化为1，否则将该像素点作为背景点并二值化为0，其中k取值为3％～5％；步骤S4：利用对称性确定手镯中心的水平方向初始位置，具体方式为，记图像IT的中心为原点，图像上水平向右的方向为x轴，垂直向上的方向为y轴，图像高度为H，图像宽度为W，任意取值X∈[‑W/4，W/4]确定一条直线L1:x＝X将图像平面分为左、右两个部分，利用如下公式计算直线左、右两侧前景点个数的差值作为两侧的对称性度量：f(X)＝abs|∑eX+‑∑eX‑|，其中：在区间X∈[‑W/4，W/4]上将对称性度量f(X)取得最小值的位置X0确定为手镯中心的水平方向初始位置；步骤S5：利用对称性确定手镯中心的垂直方向初始位置，具体方式为，任意取值Y∈[‑H/4，H/4]确定一条直线L2:y＝Y将图像平面分为上、下两个部分，利用如下公式计算直线上、下两侧前景点个数的差值作为两侧的对称性度量：f(Y)＝abs|∑eY+‑∑eY‑|，其中：在区间Y∈[‑H/4，H/4]上将对称性度量f(Y)取得最小值的位置Y0确定为手镯中心的垂直方向初始位置；步骤S6：利用对称性进行手镯中心位置的精确优化，具体方式为，利用如下公式在初始位置(X0,Y0)附近搜索手镯对称中心的精确位置：f(X，Y)＝f1(X，Y)+f2(X，Y)+f3(X，Y)+f4(X，Y)，在区间X∈[X0‑Δ，X0+Δ]，Y∈[Y0‑Δ，Y0+Δ]上将f(X,Y)取得最小值的位置(XC,YC)确定为手镯中心的精确位置，其中Δ取值为5～10，公式中f1(X,Y)、f2(X,Y)、f3(X,Y)、f4(X,Y)含义及具体计算方式如下：①f1(X，Y)＝abs|∑e1+‑∑e1‑|表示前景目标关于直线L1:x＝X的对称性，其中∑e1+、∑e1‑分别表示图像中位于直线L1左、右两侧前景点的个数，即：②f2(X，Y)＝abs|∑e2+‑∑e2‑|表示前景目标关于直线L2:y＝Y的对称性，其中∑e2+、∑e2‑分别表示图像中位于直线L2上、下两侧前景点的个数，即：③f3(X，Y)＝abs[∑e3+‑∑e3‑|表示前景目标关于直线L3:x‑X＝y‑Y的对称性，其中∑e3+、∑e3‑分别表示图像中位于直线L3上、下两侧前景点的个数，即：④f4(X，Y)＝abs[∑e4+‑∑e4‑|表示前景目标关于直线L4:x‑X＝‑(y‑Y)的对称性，其中∑e4+、∑e4‑分别表示图像中位于直线L4上、下两侧前景点的个数，即：步骤S7：计算手镯的图像圈口尺寸，具体方式为，确定手镯中心的精确位置(XC,YC)以后，计算图像中各前景点到中心(XC,YC)的距离，并用如下公式统计到中心距离小于r且r>0的前景点的个数：f(r)＝∑e，其中：随着参数半径r的增大，f(r)增大并逐步接近图像中前景点的总数N，将f(r)达到N×T的位置r0确定为手镯的图像圈口半径，并将d＝2r0确定为手镯的图像圈口尺寸，其中T的取值为5％；步骤S8：根据图像圈口尺寸和比例系数计算手镯的实际圈口尺寸，具体方式为，利用D＝d×Ra计算手镯的实际圈口尺寸并进行四舍五入取整，其中d是步骤S7获得的手镯图像圈口尺寸，Ra为步骤S1获得的比例系数。