本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法和裝置，方法包括以下步驟：獲取位于待測(cè)螺栓兩側(cè)相機(jī)同時(shí)拍攝的兩張螺栓邊緣圖像；對(duì)兩個(gè)相機(jī)的光心間距和單像素精度進(jìn)行精確標(biāo)定；對(duì)獲取的兩張螺栓邊緣圖像進(jìn)行二值化處理和邊緣粗定位，并擬合螺栓粗定位邊緣獲取邊緣曲線；根據(jù)所述邊緣曲線截取螺紋邊緣圖像，并應(yīng)用圖像超分辨率重建模型去除螺紋圖像中的離焦模糊，獲得清晰螺紋圖像；在清晰螺紋圖像中對(duì)螺紋牙頂、牙底坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，根據(jù)待測(cè)尺寸的像素距離計(jì)算螺栓尺寸。本發(fā)明專利技術(shù)既能夠?qū)崿F(xiàn)螺栓高精度尺寸測(cè)量，又能夠簡(jiǎn)化測(cè)量算法，增強(qiáng)算法的有效性，提高算法的運(yùn)算速度，解決了傳統(tǒng)測(cè)量算法量程小、精度低的問題。的問題。的問題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法和裝置
[0001]本專利技術(shù)涉及一種基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法和裝置，屬于物件尺寸測(cè)量
技術(shù)介紹
[0002]螺栓具有緊固工件的功能，是工業(yè)產(chǎn)品的重要組成部分，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著不可或缺的作用，被譽(yù)為“工業(yè)之米”。螺栓尺寸參數(shù)決定了工業(yè)產(chǎn)品的穩(wěn)固程度，螺栓某項(xiàng)尺寸指標(biāo)不合格可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松動(dòng)，甚至崩塌，所以出廠前螺栓要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)。
[0003]目前，針對(duì)螺栓尺寸測(cè)量，學(xué)者們提出了多種解決方案。西安科技大學(xué)李白萍在2020年發(fā)表的學(xué)術(shù)論文《基于Sherlock的螺栓幾何尺寸測(cè)量》中，利用Sherlock機(jī)器視覺軟件實(shí)現(xiàn)了測(cè)量精度達(dá)到0.03mm的幾何尺寸測(cè)量。該方法基于國(guó)外企業(yè)研發(fā)的機(jī)器視覺平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，缺乏通用性和拓展性，并且測(cè)量精度較低。桂林電子科技大學(xué)李執(zhí)在2022年發(fā)表的學(xué)術(shù)論文《基于機(jī)器視覺的金屬工件尺寸測(cè)量》中，基于Ramer算法實(shí)現(xiàn)了測(cè)量目標(biāo)輪廓分割，并利用亞像素細(xì)分技術(shù)檢測(cè)亞像素邊緣，但該方法測(cè)量結(jié)果不穩(wěn)定，誤差波動(dòng)較大，當(dāng)測(cè)量目標(biāo)超過10mm，測(cè)量誤差超過0.1mm。同時(shí)該算法計(jì)算量大，難以適用于工業(yè)場(chǎng)景。
[0004]基于上述現(xiàn)有螺栓尺寸測(cè)量方案存在的問題，亟需一種新的測(cè)量方法以提高螺栓尺寸的測(cè)量精度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]為了解決上述問題，本專利技術(shù)提出了一種基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法和裝置，能夠解決傳統(tǒng)測(cè)量方法量程小、精度低的問題，為螺栓質(zhì)量檢測(cè)提供了很好的技術(shù)保障。<br/>[0006]本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：
[0007]一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0008]獲取位于待測(cè)螺栓兩側(cè)相機(jī)同時(shí)拍攝的兩張螺栓邊緣圖像；
[0009]對(duì)兩個(gè)相機(jī)的光心間距和單像素精度進(jìn)行精確標(biāo)定；
[0010]對(duì)獲取的兩張螺栓邊緣圖像進(jìn)行二值化處理和邊緣粗定位，并擬合螺栓粗定位邊緣獲取邊緣曲線；
[0011]根據(jù)所述邊緣曲線截取螺紋邊緣圖像，并應(yīng)用圖像超分辨率重建模型去除螺紋圖像中的離焦模糊，獲得清晰螺紋圖像，提高圖像清晰度；
[0012]在清晰螺紋圖像中對(duì)螺紋牙頂、牙底坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，根據(jù)待測(cè)尺寸的像素距離計(jì)算螺栓尺寸。
[0013]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述位于待測(cè)螺栓兩側(cè)相機(jī)的光軸平行，且兩側(cè)相機(jī)光心間的中點(diǎn)位于螺栓的中心軸線上，所述待測(cè)螺栓垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置
上，且旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置的垂直中心線與螺栓的中心軸線同軸。
[0014]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述對(duì)兩個(gè)相機(jī)的光心間距和單像素精度進(jìn)行精確標(biāo)定，包括：
[0015]選取圖像中標(biāo)準(zhǔn)件兩端的坐標(biāo)，計(jì)算像素距離，并結(jié)合實(shí)際尺寸計(jì)算單像素精度；所述標(biāo)準(zhǔn)件包括標(biāo)準(zhǔn)螺栓或標(biāo)準(zhǔn)刻度尺；
[0016]所述單像素精度計(jì)算公式如下所示：
[0017][0018]其中，L
r
表示標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)際尺寸或刻度尺實(shí)際值，L
p
表示標(biāo)準(zhǔn)件或刻度尺的像素距離；
[0019]計(jì)算圖像中心到標(biāo)準(zhǔn)件兩端或刻度尺相鄰刻度的像素距離，獲得兩相機(jī)的光心間距。
[0020]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述對(duì)獲取的螺栓邊緣圖像進(jìn)行二值化處理和邊緣粗定位，并擬合螺栓粗定位邊緣獲取邊緣曲線，包括：
[0021]對(duì)采集的螺栓邊緣圖像進(jìn)行灰度化、高斯濾波和大津法二值化得到二值圖像B(x,y)；
[0022]從左向右遍歷二值圖像的第一行像素值，并記錄第一個(gè)灰度值發(fā)生變化的像素點(diǎn)，作為邊緣點(diǎn)；
[0023]隔2行再?gòu)淖笙蛴冶闅v二值圖像的尋找邊緣點(diǎn)，進(jìn)行螺栓邊緣粗定位；
[0024]選用4次函數(shù)對(duì)粗定位邊緣進(jìn)行擬合，獲取螺栓邊緣曲線。
[0025]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述根據(jù)所述邊緣曲線截取螺紋邊緣圖像，并應(yīng)用圖像超分辨率重建模型去除螺紋圖像中的離焦模糊，獲得清晰螺紋圖像，包括：
[0026]計(jì)算螺栓邊緣曲線的曲線導(dǎo)數(shù)，求解曲線導(dǎo)數(shù)為0的坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)螺栓在圖像中的位置判斷極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)與螺紋牙頂、牙底的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取螺紋牙頂和牙底的粗坐標(biāo)；
[0027]所述極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)與螺紋牙頂、牙底的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)螺栓邊緣在圖像右側(cè)時(shí)，牙頂為極小值，牙底為極大值；當(dāng)螺栓邊緣在圖像左側(cè)時(shí)，牙頂為極大值，牙底為極小值；
[0028]以螺紋牙頂和牙底的粗坐標(biāo)為中心截取分辨率為640像素
×
640像素的螺紋灰度圖像；
[0029]使用圖像超分辨率重建模型對(duì)離焦螺紋圖像進(jìn)行重建，去除螺紋圖像中的離焦模糊。
[0030]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述在清晰螺紋圖像中對(duì)螺紋牙頂、牙底坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，根據(jù)待測(cè)尺寸的像素距離計(jì)算螺栓尺寸，包括：
[0031]采用獲取螺紋牙頂和牙底的粗坐標(biāo)方法在清晰螺紋圖像中進(jìn)行螺紋牙頂和牙底坐標(biāo)的精確定位，獲得牙頂和牙底在螺紋圖像中的精確坐標(biāo)；
[0032]將螺栓邊緣圖像通過插值放大，并將螺紋圖像拼接到螺栓邊緣圖像對(duì)應(yīng)的位置，獲取螺紋牙頂和牙底在螺栓邊緣圖像中的坐標(biāo)；
[0033]將兩個(gè)相機(jī)的光心間距和螺栓邊緣到對(duì)應(yīng)一側(cè)相機(jī)光心的距離相加，獲得螺栓尺
寸的測(cè)量結(jié)果。
[0034]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述螺栓尺寸包括螺栓大徑、中徑、小徑和螺距的尺寸。
[0035]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述螺栓邊緣包括螺紋牙頂和牙底。
[0036]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述圖像超分辨率重建模型的訓(xùn)練過程包括以下步驟：
[0037]定位螺栓邊緣圖像中螺紋牙頂和牙底的坐標(biāo)，并截取螺紋牙頂和牙底的邊緣部分，獲得分辨率為640像素
×
640像素的螺紋灰度圖像；
[0038]對(duì)螺紋灰度圖像進(jìn)行2倍雙三次下采樣，獲得低分辨率離焦圖像，構(gòu)建螺紋圖像數(shù)據(jù)集；
[0039]根據(jù)螺紋圖像數(shù)據(jù)集搭建基于CycleGAN的超分辨率重建網(wǎng)絡(luò)。
[0040]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述搭建基于CycleGAN的超分辨率重建網(wǎng)絡(luò)的過程包括以下步驟：
[0041]搭建CycleGAN超分辨率重建網(wǎng)絡(luò)；
[0042]在訓(xùn)練階段，生成網(wǎng)絡(luò)和判別網(wǎng)絡(luò)交替訓(xùn)練，并采用Adam算法指導(dǎo)模型優(yōu)化，設(shè)置β1為0.9，β2為0.99，batch size為2，初始學(xué)習(xí)率為0.001，到第100個(gè)epoch時(shí)停止訓(xùn)練，其中學(xué)習(xí)率從第50個(gè)epoch開始以0.1的系數(shù)線性衰減。
[0043]作為本實(shí)施例一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，所述圖像超分辨率重建模型的輸入為低分辨率圖像，輸出為對(duì)低分辨率圖像重建后的重建圖像。其中，超分辨率重建模型的具體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在本實(shí)施例中并不做任何限制，具體可以根據(jù)需求進(jìn)行相應(yīng)的選擇即可。
[0044]另一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種基于雙相機(jī)標(biāo)定本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：獲取位于待測(cè)螺栓兩側(cè)相機(jī)同時(shí)拍攝的兩張螺栓邊緣圖像；對(duì)兩個(gè)相機(jī)的光心間距和單像素精度進(jìn)行精確標(biāo)定；對(duì)獲取的兩張螺栓邊緣圖像進(jìn)行二值化處理和邊緣粗定位，并擬合螺栓粗定位邊緣獲取邊緣曲線；根據(jù)所述邊緣曲線截取螺紋邊緣圖像，并應(yīng)用圖像超分辨率重建模型去除螺紋圖像中的離焦模糊，獲得清晰螺紋圖像；在清晰螺紋圖像中對(duì)螺紋牙頂、牙底坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，根據(jù)待測(cè)尺寸的像素距離計(jì)算螺栓尺寸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，其特征在于，所述位于待測(cè)螺栓兩側(cè)相機(jī)的光軸平行，且兩側(cè)相機(jī)光心間的中點(diǎn)位于螺栓的中心軸線上，所述待測(cè)螺栓垂直設(shè)置在旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置上，且旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置的垂直中心線與螺栓的中心軸線同軸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)兩個(gè)相機(jī)的光心間距和單像素精度進(jìn)行精確標(biāo)定，包括：選取圖像中標(biāo)準(zhǔn)件兩端的坐標(biāo)，計(jì)算像素距離，并結(jié)合實(shí)際尺寸計(jì)算單像素精度；所述標(biāo)準(zhǔn)件包括標(biāo)準(zhǔn)螺栓或標(biāo)準(zhǔn)刻度尺；所述單像素精度計(jì)算公式如下所示：其中，L
r
表示標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)際尺寸或刻度尺實(shí)際值，L
p
表示標(biāo)準(zhǔn)件或刻度尺的像素距離；計(jì)算圖像中心到標(biāo)準(zhǔn)件兩端或刻度尺相鄰刻度的像素距離，獲得兩相機(jī)的光心間距。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)獲取的螺栓邊緣圖像進(jìn)行二值化處理和邊緣粗定位，并擬合螺栓粗定位邊緣獲取邊緣曲線，包括：對(duì)采集的螺栓邊緣圖像進(jìn)行灰度化、高斯濾波和大津法二值化得到二值圖像B(x,y)；從左向右遍歷二值圖像的第一行像素值，并記錄第一個(gè)灰度值發(fā)生變化的像素點(diǎn)，作為邊緣點(diǎn)；隔2行再?gòu)淖笙蛴冶闅v二值圖像的尋找邊緣點(diǎn)，進(jìn)行螺栓邊緣粗定位；選用4次函數(shù)對(duì)粗定位邊緣進(jìn)行擬合，獲取螺栓邊緣曲線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙相機(jī)標(biāo)定的螺栓尺寸高精度測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)所述邊緣曲線截取螺紋邊緣圖像，并應(yīng)用圖像超分辨率重建模型去除螺紋圖像中的離焦模糊，獲得清晰螺紋圖像，包括：計(jì)算螺栓邊緣曲線的曲線導(dǎo)數(shù)，求解曲線導(dǎo)數(shù)為0的坐標(biāo)點(diǎn)，并根據(jù)螺栓在圖像中的位置判斷極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)與螺紋牙頂、牙底的對(duì)應(yīng)關(guān)系，獲取螺紋牙頂和牙底的粗坐標(biāo)；所述極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)與螺紋牙頂、牙底的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：當(dāng)螺栓邊緣在圖像右側(cè)時(shí)，牙頂為極小值，牙底為極大值；當(dāng)螺栓邊緣在圖像左側(cè)時(shí)，牙頂為極大值，牙底為極小值；以螺紋牙頂和牙底的粗坐標(biāo)為中心截取分辨率為640像素
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640像素的螺紋灰度圖像；使用圖像超分辨率重建模型對(duì)離焦螺紋圖...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李金屏，江鵬飛，黃藝美，董子昊，徐婉晴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東深圖智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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