非線性光照自適應(yīng)的圖像拼接方法及其實現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非線性光照自適應(yīng)的圖像拼接方法及其 實現(xiàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)字時代的到來圖像拼接的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景越來越廣泛。目前，圖像拼 接技術(shù)多用于虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)圖像處理、遙感領(lǐng)域、海底探測、軍事等領(lǐng)域中，很少學(xué)者 或技術(shù)人員將其應(yīng)用于零件檢測之中。其次，在對圖像進(jìn)行拼接時，通常都沒有考慮到距離 光源不同位置處圖像上的點所接收的光照強度是不一樣的，這樣采集得到的圖像就會受到 光照不均的影響，弱化了圖像上微小的細(xì)節(jié)。
[0003] 陳海林，熊芝等將圖像拼接技術(shù)應(yīng)用于大尺寸工件之中（參見陳海林，熊芝等.大 尺寸工件視覺測量中的圖像拼接方法[J].計算機(jī)測量與控制.2015. 23(2). 532-535.)，極 大地提高了工件尺寸測量的精度，同時也提高了其檢測的效率。但是在進(jìn)行大尺寸圖像拼 接時，采用的也是背景平面光源，但是他們沒有考慮到大尺寸工件具有一定的尺寸，其上的 點到光源的距離不都是一樣的，采集得到圖像上的光照就會不均勻，這就會給圖像拼接時 帶來一定的影響。
[0004] 對精密零件的檢測是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)代所用的檢測裝置大體 上都包括傳送裝置、光電位置檢測裝置、自動控制裝置、機(jī)械抓取裝置、照明裝置、圖像采集 裝置和圖像檢測裝置。而傳統(tǒng)的檢測方法都是人工檢測法。然而，人工檢測耗時、耗力、效 率低下且容易發(fā)生誤匹配。近年來基于數(shù)字圖像處理的檢測廣泛應(yīng)用于零件檢測之中。但 是對于像軸承這樣的圓柱體零件對其表面缺陷檢測時，通常一幅圖像是不能表現(xiàn)其全部信 息的，要進(jìn)行對此采集多次檢測，這就會使檢測效率降低，檢測成本增加。要想提高檢測效 率，就必須要對采集得到的圖像進(jìn)行拼接操作。對高精密微小軸承來說要求其檢測精度是 非常高，這就對光源的設(shè)計，圖像的采集以及圖像拼接的質(zhì)量有很高的要求。而對軸承進(jìn)行 圖像采集時，軸承側(cè)表面距離光源位置不同采集得到的圖像就會有光照不均的現(xiàn)象，這對 圖像的拼接以及后期的缺陷提取都是有很大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種非線性光照自適應(yīng)的圖像拼接方法及 其實現(xiàn)系統(tǒng)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明實施例提供一種非線性光照自適應(yīng)的圖像拼接方法，該方法為：對攝像機(jī) 進(jìn)行標(biāo)定，通過攝像機(jī)對圓柱軸承進(jìn)行圖像采集，對采集得到的圓柱軸承圖像展開成平面 圖像；對所述展開后的平面圖像進(jìn)行中值濾波，對濾波后獲得的軸承側(cè)表面圖像進(jìn)行非線 性光照自適應(yīng)的圖像拼接，形成一幅完整的而又沒有贅余的平面圖像。
[0008] 上述方案中，所述對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，具體為：根據(jù)單攝像機(jī)標(biāo)定方法確定出攝像 機(jī)內(nèi)部參數(shù)矩陣M，其中，內(nèi)部參數(shù)矩陣的形式為：
其中dx、dy為圖像平 面上單位距離的像素數(shù)；(叫，V(l)為攝像機(jī)光軸與圖像平面交點坐標(biāo)即主點坐標(biāo)；s為徑向 畸變因子；將標(biāo)定出來的參數(shù)存放到計算機(jī)中。
[0009] 上述方案中，所述通過攝像機(jī)對圓柱軸承進(jìn)行圖像采集，對采集得到的圓柱軸承 圖像展開成平面圖像，具體為：利用數(shù)學(xué)映射關(guān)系將圓柱圖像展開為平面圖像，所述數(shù)學(xué)映 射關(guān)系為?其中（X，y)為待展開圓柱圖像上任意一點坐
[y =y
標(biāo)，（x'，y'）為展開后平面圖像上的對應(yīng)點的坐標(biāo)，r為圓柱圖像的半徑，W為展開后圖像的 寬度，其4
' L為展開前圖像的寬度，0為采集所得圖像對應(yīng)的 圓心角。
[0010] 上述方案中，所述對濾波后獲得的軸承側(cè)表面圖像進(jìn)行非線性光照自適應(yīng)的圖像 拼接，形成一幅完整的而又沒有贅余的平面圖像，具體通過以下步驟實現(xiàn)：
[0011] 1)對待拼接的兩幅圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)操作：
[0012] a.根據(jù)比值匹配法在搜索圖中具有重疊區(qū)域的部分中找出兩個特征列，求出它們 的對應(yīng)灰度比值作為模版；
[0013] b.在待配準(zhǔn)圖像中從左到右間隔相同的兩列上計算它們的灰度比值；
[0014] c.分別與搜索圖中的灰度比值模版進(jìn)行比較，求出它們之間灰度差最小的值所對 應(yīng)的列就是最佳配準(zhǔn)列；
[0015] 2)對融合后的圖像進(jìn)行非線性光照自適應(yīng)處理：
[0016] a.以光源所在平面為y軸，以垂直光源通過待采集軸承的中心為x軸建立第一直 角坐標(biāo)系；
[0017] b.對軸承側(cè)表面圖像采集的同時，在第一直角坐標(biāo)系中，通過調(diào)節(jié)光照計與光源 的位置記錄下光照度計在距離光源不同位置時的光照強度；
[0018] c.以距離為橫坐標(biāo)x單位為mm，光照強度為縱坐標(biāo)y單位為lux建立第二角坐標(biāo) 系，用最小二乘法擬合出一個二次曲線y = f (x);
[0019] d.計算出每一個像素所對應(yīng)的實際尺寸：/= 4,其中h為采集圖像的實際高度， M 單位為mm ;M表示圖像的行像素數(shù)；
[0020] e.計算出軸承側(cè)表面在距光源不同距離下時的光照強度；
[0021] f.以圖像第一行所處位置處的輻照度為基準(zhǔn)記為f(Xl)，后一行的輻照度記為 f(X) f (Xi)，有/=$將其作為圖像融合時系數(shù)； /⑷
[0022] 3)對非線性光照自適應(yīng)處理后的圖像進(jìn)行拼接操作：
[0023] 只屬于圖像A和圖像B部分的像素點通過利用非線性光照自適法進(jìn)行處理；屬于 圖像A和圖像B重疊區(qū)域的像素點利用非線性光照自適應(yīng)融合算法進(jìn)行融合操作，用公式 表示如下：
[0024]
，其中Y丨（x)和 Y2(x)為權(quán)系數(shù)函數(shù)，且滿MYi(x)+Y2(x) = lKxjhlJxj)和I(x,y)分別表示圖像A， 圖像B和融合后的圖像在點（x，y)處的像素值，&表示僅屬于圖像A中的像素點區(qū)域，1?2表 示圖像A和圖像B中重疊部分的像素點區(qū)域，馬表示僅屬于圖像B中的像素點區(qū)域。
[0025] 本發(fā)明實施例還提供了一種實現(xiàn)所述非線性光照自適應(yīng)的圖像拼接方法的軸承 在線自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳送帶、第一氣缸、第二氣缸、導(dǎo)軌、第一工位、第二工位、第 一機(jī)械手、第二機(jī)械手、攝像頭、計算機(jī)，所述傳送帶的兩側(cè)分別設(shè)置第一氣缸、第二氣缸， 所述第一氣缸的對立面設(shè)置導(dǎo)軌的一端，所述導(dǎo)軌的另一端與第一工位連接，所述第一工 位的下方設(shè)置第一機(jī)械手，所述第一工位、第一機(jī)械手的右側(cè)分別設(shè)置第二機(jī)械手、第二工 位，所述第二工位的右側(cè)設(shè)置攝像頭，所述攝像頭與計算機(jī)連接；所述第二機(jī)械手的右側(cè)設(shè) 置有廢料箱；所述第一氣缸、第二氣缸、第一工位的一側(cè)均設(shè)置有光電傳感器。
[0026] 上述方案中，所述第二工位包括L型支架、以及由下到上依次設(shè)置在L型支架上的 固定平臺、旋轉(zhuǎn)平臺、面光源，所述L型支架的垂直桿上設(shè)置有用于上下移動并且為軸承測 量光度、亮度的光照度計，所述L型支架的水平桿上的一側(cè)設(shè)置攝像頭。
[0027] 上述方案中，所述面光源上方設(shè)置有用于放置軸承用的載物平臺。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0029] 光源照明系統(tǒng)的設(shè)計對整個圖像采集和檢測系統(tǒng)是至關(guān)重要的。在采集圖像時希 望圖像上各點光照都是均勻的，這樣采集得到的圖像才會更加真實。但是通常在進(jìn)行圖像 采集時，由于待測物體具有一定的