本方法能有效應(yīng) 用于機(jī)械零件輪廓幾何量精度的微米級(jí)測(cè)量，尤其適用于孔徑、中心距等的測(cè)量。
[0050] (4)簡化計(jì)算，求解速度快。
【附圖說明】
[0051] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限 于以下內(nèi)容的表述。
[0052] 圖1背光圖像邊緣灰度特征。
[0053] 灰度曲面，以圖像行列為水平坐標(biāo)，灰度值為高度坐標(biāo)。由于是遠(yuǎn)心鏡頭和平行光 源組成系統(tǒng)所拍攝的圖片，邊緣尖銳清晰，過渡帶約為2-3個(gè)像素，每個(gè)像素對(duì)應(yīng)實(shí)際尺寸 約為20 μ m。
[0054] 圖2是階躍邊緣法平面截線正態(tài)分布函數(shù)模型。
[0055] R為法截面上，擬合邊界到實(shí)際點(diǎn)平均值的距離，計(jì)算出的邊界亞像素位置為 l + β ^
【具體實(shí)施方式】
[0056] 如圖所示，本發(fā)明包括以下步驟：
[0057] 1、結(jié)合點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和單邊階躍模型，構(gòu)建背光圖像階躍邊緣法平面截線正態(tài)分布 函數(shù)模型。
[0058] 背光源邊緣檢測(cè)圖像的前景和背景為常量P2，如附圖1所示，背景與前景的灰 度差為
[0059] g = P2-P1
[0060] 灰度曲面過邊緣法平面的截線為正態(tài)分布函數(shù)（高斯積分）曲線：
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] 圖像邊緣點(diǎn)過曲線的中心點(diǎn)在圖像平面的投影，= |或t_ μ = 0)
[0065] 2、過渡帶離散點(diǎn)曲面擬合求解
[0066] 為了簡化曲面模型，使μ，σ沿邊緣線S方向在微小鄰域內(nèi)呈線性變化
[0067] μ s= μ 〇+ks (I)
[0068] Qs=O 0+ls (2) ? ν , I ?
[0069] 由-k'i?)二 ΡΛ 一；一) g 0
[0070] 查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表可以得到 10071J -：^r z
[0072] 將（1)、⑵式代入，得[0073] t- μ 〇-ks = a ( σ 〇+ls)[0074] 用最小二乘法求取擬合曲面四個(gè)系數(shù)μ。、OpkU，使
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
[0079]
[0080] 其中，〇表示平均值。
[0081 ] 3、分段提取邊緣曲面亞像素邊緣
[0082] 在圖像平面內(nèi)建立邊緣曲線活動(dòng)坐標(biāo)系。以像素級(jí)別的粗邊界曲線方向?yàn)榛顒?dòng)坐 標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)，以曲線弧長作為其坐標(biāo)值；以粗邊界曲線的法線方向?yàn)榛顒?dòng)坐標(biāo)系的另 一個(gè)坐標(biāo)，以點(diǎn)到曲線的法向距離作為其坐標(biāo)值。以計(jì)算點(diǎn)為中心選取曲面擬合區(qū)域。在 邊緣法線方向上，區(qū)域必須包含邊緣過渡區(qū)和前景與背景圖像部分。將選取區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的圖 像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為邊緣曲線的活動(dòng)坐標(biāo)，得到tp 8;及相應(yīng)的灰度值P 根據(jù)Pi/g查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài) 分布表，可得到B1。求得μ。，即邊緣到粗邊界曲線的法向距離，從而，可得到精確的邊緣曲 線。
[0083] 4、背光源檢測(cè)圖像邊緣時(shí)，圖像邊緣清晰，邊緣過渡帶窄（3-4個(gè)像素），將μ，σ 在微小鄰域內(nèi)近似為常量，即
[0084] μ,= μ 〇 (4)
[0085] os=o0 (5)
[0086] 因此，可以簡化計(jì)算
[0087] 化、 (ο)
[0088] 下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的檢測(cè)過程。
[0089] (1)在圖像平面內(nèi)建立邊緣曲線活動(dòng)坐標(biāo)系。以像素級(jí)別的粗邊界曲線方向?yàn)榛?動(dòng)坐標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)，以曲線弧長作為其坐標(biāo)值；以粗邊界曲線的法線方向活動(dòng)坐標(biāo)系的 另一個(gè)坐標(biāo)，以點(diǎn)到曲線的法向距離作為其坐標(biāo)值。
[0090] (2)以計(jì)算點(diǎn)為中心，根據(jù)過渡帶寬度選取曲面擬合區(qū)域。在邊緣法線方向上，區(qū) 域必須包含邊緣過渡區(qū)和前景與背景圖像部分。為了減小計(jì)算量，應(yīng)控制前景和背景圖形 范圍為最小；在邊緣方向上選取范圍，應(yīng)既能夠達(dá)到足夠的擬合精度，又能夠盡量減小計(jì)算 量，一般取邊緣過渡帶寬度的10至20倍。背光圖像的過渡帶寬度一般在3-5像素之間，比 如過渡帶寬度為4個(gè)像素，則合理的曲面擬合區(qū)域參數(shù)為寬度方向（t)取8像素，邊緣方向 (s)取45像素。
[0091] (3)將選取區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為邊緣曲線的活動(dòng)坐標(biāo)，得到心、81及相應(yīng)的 灰度值Pu
[0092] (4)根據(jù)Pl/g查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表，可得到％。
[0093] (5)由⑶式可求得μ。，即邊緣到粗邊界曲線的法向距離，從而，可得到精確的邊 緣曲線。
[0094] 可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本 發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法，其特征在于包括w下步驟： 1) 結(jié)合點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和單邊階躍模型，構(gòu)建背光圖像階躍邊緣法平面截線正態(tài)分布函數(shù) 模型； 背光源邊緣檢測(cè)圖像的前景和背景為常量Pi、P2,背景與前景的灰度差為 邑=P廠Pi 灰度曲面過邊緣法平面的截線為正態(tài)分布函數(shù)（高斯積分）曲線：圖像邊緣點(diǎn)過曲線的中必點(diǎn)在圖像平面的投影，^1或t-y= 0 ; 2) 過渡帶離散點(diǎn)曲面擬合求解 y，0沿邊緣線S方向在鄰域內(nèi)呈線性變化 ]is=y0+ks(1) 0s= 0 0+ls似 由查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表得到將（1)、似式代入，得 t-y〇-ks=曰（0o+ls) 用最小二乘法求取擬合曲面四個(gè)系數(shù)y。、〇。>、1，使其中，段表示平均值； 3) 分段提取邊緣曲面亞像素邊緣 在圖像平面內(nèi)建立邊緣曲線活動(dòng)坐標(biāo)系；W像素級(jí)別的粗邊界曲線方向?yàn)榛顒?dòng)坐標(biāo)系 的一個(gè)坐標(biāo)，w曲線弧長作為其坐標(biāo)值；w粗邊界曲線的法線方向?yàn)榛顒?dòng)坐標(biāo)系的另一個(gè) 坐標(biāo)，W點(diǎn)到曲線的法向距離作為其坐標(biāo)值；W計(jì)算點(diǎn)為中屯、選取曲面擬合區(qū)域；在邊緣 法線方向上，區(qū)域包含邊緣過渡區(qū)和前景與背景圖像部分；將選取區(qū)域內(nèi)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn) 換為邊緣曲線的活動(dòng)坐標(biāo)，得到ti、Si及相應(yīng)的灰度值Pi;根據(jù)Pi/g查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表，得 到曰1;求得y。，即邊緣到粗邊界曲線的法向距離，得到精確的邊緣曲線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法，其特征在于還包括步驟4)背光 源檢測(cè)圖像邊緣時(shí)，圖像邊緣清晰，邊緣過渡帶窄，將y，0在鄰域內(nèi)作為常量，即 iis=y。 （4) 。s= 0 0妨 簡化計(jì)算㈱。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟3)選取區(qū) 域?yàn)楸彻鈭D像邊緣過渡帶寬度的10至20倍。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟4)邊緣過 渡帶為3-4個(gè)像素。
【專利摘要】背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法屬于高精度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法。本發(fā)明提供一種曲面擬合精度高、抗干擾的背光圖像微米級(jí)邊緣檢測(cè)方法。本發(fā)明包括以下步驟：1)結(jié)合點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和單邊階躍模型，構(gòu)建背光圖像階躍邊緣法平面截線正態(tài)分布函數(shù)模型；背光源邊緣檢測(cè)圖像的前景和背景為常量P1、P2，背景與前景的灰度差為g＝P2-P1，灰度曲面過邊緣法平面的截線為正態(tài)分布函數(shù)(高斯積分)曲線：則圖像邊緣點(diǎn)過曲線的中心點(diǎn)在圖像平面的投影，或t-μ＝0。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號(hào)】CN105005985
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510346921
【發(fā)明人】趙文輝, 趙文珍, 段振云, 王寧
【申請(qǐng)人】沈陽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日