一種具有圓弧幾何基元的實時定位與匹配方法與制造工藝

本發明涉及機器視覺檢測中的識別定位領域，具體是指基于邊緣輪廓的多邊形近似，擬合幾何基元的幾何參數，通過模板匹配實現對現場工件的一種快速識別定位方法。

背景技術：
近些年，機器視覺技術發展迅速，逐漸成為在線產品檢測與監控的重要手段。機器視覺定位技術具有非接觸，穩定性好，精度高，抗干擾能力強等突出優點，廣泛應用在工業缺陷檢測、產品分揀、機器人視覺引導技術等領域中。就機器視覺基元定位技術看，其研究取得一系列的研究成果。G.Borgerors提出了一種基于模板邊緣與圖像邊緣之間的距離的方法來匹配定位，基于這種相似度量，使模板邊緣點與離它最近的圖像邊緣點之間的均方差最小。Chen提出了一種將模板物體與搜索圖像中的輪廓線分割為線段，然后匹配特殊線段的方法來實現匹配定位。本發明在這些研究基礎上，根據工業現場實時、準確的要求，提出了一種具有圓弧幾何基元的實時定位與匹配方法。

技術實現要素：
本發明的目的在于基于模板匹配技術，設計一種直接針對圖像中幾何基元本身的準確、實時的識別定位方法。在工業上，很多工件具有規則的幾何形狀，本發明能夠快速、準確的定位與識別工業流水線上的工件。本發明基于邊緣輪廓的快速幾何基元實時匹配定位方法的技術步驟如下：離線模板計算過程：(1)采用背光照射，使用智能相機采集圖像，選擇完整的工件作為模板圖像并手動選取工件的區域，即ROI區域。(2)對獲取的模板圖像的ROI區域預處理，使用Otsu法閾值分割得到目標和背景。通過sobel算子提取目標的邊緣輪廓，并以8鄰域逐像素跟蹤輪廓。(3)得到目標輪廓，通過迭代算法對輪廓進行遞歸細分，得到輪廓圖像的近似多邊形表達。(4)對于輪廓的多邊形表達，檢查當前線段以及其相鄰的線段，判斷是線段基元還是圓弧基元；并采用最小二乘法，擬合線段和圓弧，得到它們的幾何參數。(5)將邊緣輪廓分割成線段和圓弧基元之后，檢查其中最長的圓弧，以該圓弧的圓心作為模板的初始位置點，圓心與圓弧對應的弦的中點構成的方向向量作為模板的初始方向，并存儲圓心與其它基元的距離。在線實時檢測過程：(1)獲取流水線上工件的圖像，按離線過程的方法，預處理圖像，提取邊緣輪廓，跟蹤輪廓。并選擇滿足至少是模板圖像的邊緣輪廓總長度的60％的輪廓進行后續的步驟，不滿足輪廓的則認為是干擾。(2)對滿足條件的輪廓，使用迭代算法進行多邊形逼近。(3)同離線過程第(4)步，得到幾何基元的幾何參數。(4)搜索最長圓弧，得到模板圖像的潛在匹配位置；并根據圓弧的圓心與方向，計算圖像與模板的剛性變換角度。(5)基于剛性變換，即模板圖像的角度變換，通過計算在線實測圖像中幾何基元與變換后模板中的幾何基元之間的相對距離來匹配剩余的基元。本發明的有益效果：本發明通過離線訓練學習模板，得到模板的幾何基元的信息，利用幾何基元本身在線實測圖像中搜...