一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及工业测量，特别涉及一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、在工业测量或检测中，我们对于基础形状特征(如直线、圆、圆弧等)都可以通过提取边缘点，通过最小二乘法来进行特征拟合从而得到物体形态和位置。但对于闭合曲线，如何进行高精度拟合来获取曲线有序边缘点，从而得到闭合曲线的周长、面积或者与直线交点，相关方面的拟合研究并不多，尤其是如何解决在非接触测量下，柔性物体曲线边缘周长问题。

2、对于柔性物体测量周长，对同一个产品测量多次，柔性物的表面形状会或多或少有些变化，这就增加了其测量难度和稳定性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法、系统及存储介质，能够通过图像采集，获取物体的边缘轮廓来进行曲线拟合，重复性好精度高且抗干扰。

2、本发明实施例一方面提供一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，包括以下步骤：s100、获取待分析物体图像，并通过roi提取所述待分析物体图像的物体外边缘点，得到亚像素边缘点集，记为第一点集；s200、根据所述第一点集的各个第一数据点计算得到第一中心，并根据所述各个第一数据点与所述第一中心的距离得到第一距离；s300、根据所述第一中心和各个所述第一数据点得到角度，所述角度用于表征所述第一中心和所述第一数据点的连线所在直线与所述第一中心所在水平线的夹角；计算所述第一中心与各个所述第一数据点的距离和所述第一距离的差值得到距离差；根据各个第一数据点对应的所述角度与所述距离差得到第二数据点，基于所有的所述第二数据点建立第二点集；s400、根据设定的曲线方程次数构造权重系数函数，并根据所述权重系数函数构建曲线模型，基于所述第二数据点的角度和距离差计算拟合所述曲线模型的权重；s500、根据所述第一中心、第一距离和所述权重计算得到物体外边缘的曲线方程。

3、根据本发明的一些实施例，所述步骤s100包括：

4、s110、获取roi中心，并根据所述roi中心分别往四周直线扫描，计算直线上的灰度值的梯度gx：

5、gx＝vx+1-vx-1

6、其中，vx+1和vx-1分别为直线上像素点x+1和像素点x-1的灰度值；

7、s120、通过计算相邻梯度之差的乘积(gx-1-gx)*(gx-gx+1)，将所述乘积小于0的位置记为边缘过渡处，得到边缘位置x；

8、s130、取边缘位置x的梯度值，拟合亚像素边缘点px，得到所述物体的四周的亚像素边缘点集p＝{p1,p2...pn}；其中，n为边缘点集中的边缘点数。

9、根据本发明的一些实施例，拟合亚像素边缘点px的模型为：

10、px＝(gx+1-gx-1)(2*(2*gx-gx-1-gx+1))。

11、根据本发明的一些实施例，所述步骤s200包括：

12、s210、根据边缘点集的各个数据点计算所述边缘点集的重心p0，记为所述第一中心：

13、p0＝(p1+p2+...+pn)n

14、其中，p1,p2,...,pn为边缘点集中的数据点，n为边缘点集中数据点的个数；

15、s220、计算所述重心p0与所述边缘点集中各个数据点的距离的平均值r，记为所述第一距离：

16、

17、其中，pk为边缘点集中的第k个数据点，dist(p0,pk)为边缘点集中第k个数据点与重心之间的距离。

18、根据本发明的一些实施例，所述步骤s300包括：

19、s310、计算所述第一中心p0与所述第一数据点p的角度θ，并除以2π得到角度t：

20、

21、t＝θ2π

22、其中，py,px分别为第一数据点的纵坐标和横坐标，p0y,p0x分别为第一中心的纵坐标和横坐标；

23、s320、计算所述第一数据点p到所述第一中心p0的距离，然后减去所述第一距离r，得到距离差d：

24、d＝pp0-r；

25、s330、根据步骤s230和步骤s240得到所述第二点集d＝{(t1,d1),(t2,d2),...,(tn,dn)}，其中n表示所述第二点集的数据点个数。

26、根据本发明的一些实施例，所述步骤s400包括：

27、s410、构造权重系数函数：

28、

29、其中，p为最终的曲线方程次数，ui,ui+1为节点区间，所述节点区间包括在(0,1)范围内等分划分的n个区间；u为当前的区间点；

30、s420、根据设定的n个区间，创建n个权重系数函数，构建模型：

31、

32、其中，为落在系数函数ni,p(u)上的函数值，t,d为所述第二点集的数据点；并且并且根据曲线连续可导构造约束条件，当阶数为0时，令wj-1＝wj；

33、s430、根据所述权重系数函数建立矩阵ax＝b，并基于最小二乘法计算得到x；其中，x＝{w1,w2,...,wn}，n为所述第二点集的数据点个数。

34、根据本发明的一些实施例，所述步骤s500包括：计算得到曲线方程：

35、px＝p0x+(d+r)cos(t*2π)

36、py＝p0y+(d+r)sin(t*2π)

37、其中，p0y,p0x分别为所述第一中心的纵坐标和横坐标，r为所述第一距离，t,d为所述第二点集的第二数据点，py,px分别为拟合曲线的纵坐标和横坐标。

38、根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：对所述待分析物体图像基于图像滤波方法进行处理，得到处理后的待分析物体图像。

39、本发明实施例的方法至少包括以下有益效果：1、精度高抗干扰力强。通过对边缘点带权重的最小二乘拟合，曲线能很好的贴合实际，对于毛刺能很好的过滤；2、重复性好。对于柔性物，只要其是光滑的，都能拟合得到的曲线方程，计算得到的周长重复性好；3、执行效率高。在确定区间n后，可提前计算出系数函数，且无复杂的运算。只需计算一个最小二乘法即可得到权重，最终获取曲线结果。4、兼容性强。该闭合曲线拟合方案能够兼容各种曲线模型。

40、本发明实施例另一方面提供一种用于工业测量的闭合曲线拟合系统，包括：工业相机，用于获取图像；后台系统，与所述工业相机通信连接，用于执行上述的方法。

41、本发明实施例的系统至少包括以下有益效果：本发明实施例的后台系统实现上述实施例的方法，因此具备上述方法所包含的有益效果。

42、本发明实施例另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前文所述的方法。

43、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤s100包括：

3.根据权利要求2所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，拟合亚像素边缘点px的模型为：

4.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤s200包括：

5.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤s300包括：

6.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤s400包括：

7.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤s500包括：计算得到曲线方程：

8.根据权利要求1所述的一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述待分析物体图像基于图像滤波方法进行处理，得到处理后的待分析物体图像。

9.一种用于工业测量的闭合曲线拟合系统，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项的方法。

技术总结本发明公开了一种用于工业测量的闭合曲线拟合方法、系统及存储介质，属于工业测量技术领域，其中方法包括：S100、获取待分析物体图像，并通过ROI提取所述待分析物体图像的物体外边缘点，得到第一点集；S200、计算得到第一中心和第一距离；S300、根据第一中心和第一距离计算各个第一数据点对应的角度和距离差；S400、构造权重系数函数和曲线模型，并基于角度和距离差计算拟合权重；S500、根据第一中心、第一距离和权重计算得到物体外边缘的曲线方程。本发明能够实现对工件的高精度光滑闭合曲线拟合。技术研发人员：杜泽峰,詹铭泽,李明阳,万群受保护的技术使用者：珠海博明视觉科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18