大尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法

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1、计算机测量与控制．２０１５．２３（２）算法、设计与应用ＣｏｍｐｕｔｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ·５２３·文章编号：１６７１－４５９８（２０１５）０２－０５２３－０３中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标识码：Ａ大尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法陈海林，熊芝，宋小春，夏清沛（湖北工业大学机械工程学院，武汉４３００６８）摘要：为提高大尺寸工件机器视觉测量精度，提出一种基于坐标变换的图像拼接方法，并给

2、出该坐标变换方法的解算模型及求解方法，分析了局部测量误差、重叠区域公共点个数等对坐标变换精度的影响，得到了最佳拼接条件，并通过实验对其进行了验证；实验结果表明，该方法简单易行、结果可靠，对存在平移、旋转以及尺度缩放的图像都具有良好的效果，能有效地解决采用机器视觉进行大尺寸工件精确测量时的坐标归一化问题。关键词：汽车大梁；视觉测量；坐标变换；图像拼接ＩｍａｇｅＭｏｓａｉｃｓｆｏｒＶｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｎＬａｒｇｅ－ｓｃａｌｅＷｏｒｋｐｉｅｃｅＣｈｅｎＨａｉｌｉｎ，ＸｉｏｎｇＺｈｉ，ＳｏｎｇＸｉａ

3、ｏｃｈｕｎ，ＸｉａＱｉｎｇｐｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００６８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｏｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅ，ａｉｍａｇｅｍｏｓａｉｃｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆ

4、ｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｓｏｌｖｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｎｓｗａｓｇｉｖｅｎ，ｔｈｅｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆａｃｔｏｒｓｓｕｃｈａｓｌｏｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｓａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｕｂｌｉｃｐｏｉｎｔｓｉｎｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇａｒｅａｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｏｐｔｉ

5、ｍａｌｓｔｉｔｃｈｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘ－ｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｈａｓａｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｏｆｉｍａｇｅｓｔｈａｔｈａｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ，ｒｏｔａｔｉｏｎａｎｄｓｃａｌｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｏｒｍａ

6、ｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎｏｎｔｈｅｐｒｅｃｉ－ｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｆｒａｍｅｓ；ｖｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅｍｏｓａｉｃ获得两幅图像间的关系，进而实现图像的坐标归一化处理。０引言目前常用的大尺寸工件测量系统经纬仪测量系统、激光跟１大梁视觉测量系统组成踪测量系统、激光扫描测量系统、关节式坐标测量系统、室内汽车大梁视

7、觉测量系统如图１所示，整个系统主要分成３［１］，由于机器视觉测量系统具有ＧＰＳ和机器视觉测量系统等大模块，即由伺服电机、编码器、精密导轨等构成的运动模测量精度高、测量效率高、系统成本低等优点，机器视觉测量块，由ＣＣＤ相机、背光光源、图像采集卡等构成的图像采集技术已成为国外内学者研究的热点。本文研究的背景是采用机模块和以ＰＣ机为核心的控制处理模块。器视觉对最长可达１２ｍ的汽车底盘大梁上的装配孔孔位、孔径进行精确测量，以监测汽车大梁的加工质量，从而保证后续整车的装配精度。大尺寸工件视觉测量通常先分段采集图像，然

8、后进行拼接处理，因此相邻两幅图像的拼接精度是影响测量系统整体精度的重要因素之一。吉林大学王华等人采用了基于频域上的图像配准方法和改进的加权平滑融合算法将摄像机取得的图像序列［２］，通过一定算法完成图像拼接后再进行装配孔特征进行拼接信息的提取，由于图像拼接、特征提取时不可避免地要进行重复工作，使得测量效率低，而且图像融合时若局部特征丢失或引入误差，会导致提取的装配孔信息不够准确。针对这种不图１汽车大梁视觉测量系统结