專利名稱：一種影像測量儀的自標定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及影像測量儀標定方法領域，具體為一種影像測量儀的自標定方法。
背景技術：
影像測量技術是視覺檢測中需要進行定量測量的一類，重點研究的是物體的幾何量測量。隨著科學技術的進步，該技術最典型的產品，即利用非接觸影像測頭進行測量的影像測量儀，已逐漸被眾多行業(yè)所接受。經過幾十年的發(fā)展，影像測量儀的應用范圍不斷擴大，已具備對復雜的工件輪廓和表面形狀進行精密測量的能力。針對影像測量儀，測量前的準備工作中的最核心任務就是標定，其是攝像機圖像像素位置與場景點位置之間建立對應關系的橋梁。標定影像測量儀相較于一般的非線性模型攝像機標定要簡單，但由于其面向的是精密測量，故對標定的精度要求較高。
目前，標定影像測量儀的一般方法是標準件法，即把標準件的精確尺寸傳遞給數字圖像，就是通過對標定板進行測量，計算標定板上的實際尺寸和所測得的圖像像素數的比值，從而求取尺度因子α。其中，標定板，又稱靶標，通常采用光學玻璃、陶瓷和金屬等材質來制作基板，再在其上刻畫各種類型的靶標圖案。雖然標準件法已經發(fā)展的較為成熟，且具有較高的精度，但在顯微鏡頭的放大倍率需頻繁變換的情況下，該方法則凸顯出操作過程繁瑣、耗時的缺點。另外，由于影像測量儀的視場較小，使得性能優(yōu)異的標定板難以制作，并價格昂貴，且在使用過程中，這些高精度的標定板極易受到污染和磨損，從而對標定的精度造成影響，最終影響測量儀的測量結果O
發(fā)明內容
針對現有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種影像測量儀的自標定方法，該方法無需標定板，使得操作者能夠更簡潔、更高效地設定影像測量儀的尺度因子α，且節(jié)約了成本。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為:一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:以被測工件在二維平面內平移前后兩幅相鄰圖像為對象，基于數學圖像相關原理，根據零均值歸一化互相關準則計算得到被測工件平移前后兩幅相鄰圖像在X軸和Y軸的像素位移量值；再結合采集被測工件平移前后圖像時影像測量儀自身配置的光柵尺的讀數值，求得被測工件在X軸和Y軸的實際物理尺寸位移量值；最后根據被測工件實際物理尺寸位移量值與被測工件平移前后兩幅相鄰圖像的像素位移量值的比值，求得影像測量儀的尺度因子α，實現影像測量儀的自標定。所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:求得被測工件平移前后兩幅相鄰圖像在X軸和Y軸的像素位移量值過程如下:設平移前被測工件圖像為參考圖像(X，y)，平移后相鄰的被測工件圖像為目標圖像f2(x，7)，首先在參考圖像4 0^，y)中選取參考子區(qū)域Atl為模板，被測工件平移后獲得目標圖像f2(x，y);然后以零均值歸一化互相關準則為判據，計算參考圖像4(1，y)與目標圖像f2(x，y)各位置的相似度量C，根據相似度量C的值在目標圖像4(1，y)中搜索定位出與參考子區(qū)域Atl對應的目標子區(qū)域A1的位置；最后以參考圖像4(1 y)中選取的參考子區(qū)域Atl與目標圖像f2(x，y)中目標子區(qū)域4為對象，基于數學圖像相關運算計算出被測工件平移前后的兩幅相鄰圖像的X和Y軸方向的整像素位移值U和V，再采用基于梯度的亞像素位移算法，求取亞像素位移值Λ X和Ay。所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:選取參考子區(qū)域Atl時，挑選被測工件的被測表面具有明顯特征的位置為參考子區(qū)域Atl，通常選取缺陷位置；或者借助具有頂尖的物品，以物品的頂尖為成像對象，對焦后則在圖像上形成一個亮點，以此作為所述參考子區(qū)域所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:求得被測工件在X軸和Y軸的實際物理尺寸位移量值過程如下:根據參考子區(qū)域Atl在參考圖像(x, y)的位置P1的光柵尺讀數，以及目標子區(qū)域A1在目標圖像f2(x，y)的位置P2的光柵尺讀數，計算出被測工件在X和Y軸方向實際物理尺寸的位移量值Lx和LY，并根據向量P1P2的方向，確定參考子區(qū)域Atl對應的目標子區(qū)域A1將位于目標圖像f2(x，y)的哪個象限。所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:影像測量儀的尺度因子α的計算公式為:
權利要求
1.一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:以被測工件在二維平面內平移前后兩幅相鄰圖像為對象，基于數學圖像相關原理，根據零均值歸一化互相關準則計算得到被測工件平移前后兩幅相鄰圖像在X軸和Y軸的像素位移量值；再結合采集被測工件平移前后圖像時影像測量儀自身配置的光柵尺的讀數值，求得被測工件在X軸和Y軸的實際物理尺寸位移量值；最后根據被測工件實際物理尺寸位移量值與被測工件平移前后兩幅相鄰圖像的像素位移量值的比值，求得影像測量儀的尺度因子α，實現影像測量儀的自標定。
2.根據權利要求1所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:求得被測工件平移前后兩幅相鄰圖像在X軸和Y軸的像素位移量值過程如下:設平移前被測工件圖像為參考圖像fjx，y)，平移后相鄰的被測工件圖像為目標圖像f2(x，y)，首先在參考圖像f^x, y)中選取參考子區(qū)域Atl為模板，被測工件平移后獲得目標圖像f2(x，y);然后以零均值歸一化互相關準則為判據，計算參考圖像4(1 y)與目標圖像f2(x，y)各位置的相似度量C，根據相似度量C的值在目標圖像&(1，y)中搜索定位出與參考子區(qū)域Atl對應的目標子區(qū)域A1的位置；最后以參考圖像4(1，y)中選取的參考子區(qū)域Atl與目標圖像f2(x，y)中目標子區(qū)域A1為對象，基于數學圖像相關運算計算出被測工件平移前后的兩幅相鄰圖像的X和Y軸方向的整像素位移值U和V，再采用基于梯度的亞像素位移算法，求取亞像素位移值Δ X和Ay。
3.根據權利要求2所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:選取參考子區(qū)域Atl時，挑選被測工件的被測表面具有明顯特征的位置為參考子區(qū)域Atl，通常選取缺陷位置；或者借助具有頂尖的物品，以物品的頂尖為成像對象，對焦后則在圖像上形成一個亮點，以此作為所述參考子區(qū)域
4.根據權利要求1所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:求得被測工件在X軸和Y軸的實際物理尺寸位移量值過程如下:根據參考子區(qū)域Atl在參考圖像f\(X，y)的位置P1的光柵尺讀數，以及目標子區(qū)域A1在目標圖像f2(x，y)的位置匕的光柵尺讀數，計算出被測工件在X和Y軸方向實際物理尺寸的位移量值Lx和LY，并根據向量P1P2的方向，確定參考子區(qū)域Atl對應的目標子區(qū)域A1將位于目標圖像f2(x，y)的哪個象限。
5.根據權利要求2和4所述的一種影像測量儀的自標定方法，其特征在于:影像測量儀的尺度因子α的計算公式為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于影像測量儀的自標定方法，其基于數學圖像相關原理，以被測工件在二維平面內平移前后的兩幅相鄰圖像為對象，計算像素位移量值，再結合采集圖像時光柵尺的讀數值，求得實際物理尺寸位移量值，最終根據兩者的比值求得影像測量儀的尺度因子，實現影像測量儀的自標定。本發(fā)明無需借助專門定制的高精度標定板，具有操作簡潔、高效的優(yōu)點，可快速地隨時標定影像測量儀，且節(jié)約了成本。
文檔編號G01B11/00GK103234454SQ201310143160
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權日2013年4月23日
發(fā)明者盧榮勝, 夏瑞雪 申請人:合肥米克光電技術有限公司