细丝直径数字图像测量算法.pdfVIP

第 3 1 卷 第 5 期 辽 宁 科 技 大 学 学 报 Vol . 3 1 No . 5 2008 年 10 月 Journal of U niver sity of Science and Technology Liaoning Oct . ,2008 细丝直径的数字图像测量算法 张疏影 (鞍山市第一中学 ,辽宁 鞍山　11405 1) 摘 　要 :介绍了细丝直径测量系统的构成 , 阐述了应用数字图像处理的方法对细丝直径进行高精度图像测 量的算法 。用求刻度线频率的方法得到标准刻度尺的单位刻度像素长度 ;对细丝图像进行二值化 ,根据细丝 的方向求取细丝直径的像素长度 ;通过单位标定 , 得到细丝直径的测量值 。与使用螺旋测微器得到的测量值 进行了比较 ,结果表明 , 基于数字图像处理算法的细丝直径图像测量方法具有精度高 、测量速度快等特点 。 关键词 :图像测量 ;细丝直径 ;刻度线频率 ; 图像处理 ( ) TP39 1 A 　 2008 中图分类号 : 　文献标识码 : 文章编号 : 　　数字图像测量是近年来出现的一种非接触式测量方法 , 是基于光学测量原理形成的集光 、机 、电、 计算机等于一体的一种新型测量技术 , 融合了电子学 、计算机技术 、激光技术 、图像处理技术等现代科 学技术[ 1 ] 。图像测量是测量被测对象时 , 把图像当作检测和传递的手段或载体加以利用的测量方法 , 其 目的是从图像中提取有用信号 。图像测量的基本原理就是通过数据图像处理的方法来检测物体图像 的边缘而获得物体的几何参数 。 对于直径小于 1 mm 的细丝进行直径测量 , 是测量工作中经常遇到的问题 。传统测量方法是细丝 称重法 , 即测出一定长度的细丝重量后 , 把细丝视为均匀细长的圆柱体 , 然后根据材料的比重与长度 计算出平均直径 。这种方法耗时多 , 精度不高 , 且不能测量某一截面的直径 。采用图像测量方法 , 能 够有效地解决细丝直径测量问题 。 1 　系统构成 　　细丝直径数字图像测量系统如图 1 所示 ,包 括光路系统和数据采集与处理系统两大部分 。光 路系统由激光器 、扩束器 、细丝 、透镜以及毛玻璃 接收屏组成 ;数据采集与处理系统由摄像机 、图像 图 1 　细丝直径数字图像测量系统 卡 、微机以及监视器组成 。通常 ,将透镜紧靠细丝 Fig. 1 　Digital image measurement system 放置 ,在透镜的像方焦面上放置毛玻璃接收屏[2 ] 。 of filament diameter 　　 2 　块方向的获取 ( 　　在要处理的对象中 ,标尺和细丝都具有比较均匀的线条形状 ,因此 ,可以求取它们的块方向 线条的 ) 方向 。在后面的处理算法中 ,将多次用到求取块方向的算法 。本文采用梯度算法计算块方向 ,其步骤 如下 : ( 1) 将图像分成大小为 N ×N 的小块 ,对每一个小块取以它为中心的 W ×W 的大块 ,这里 W 的 大小以包含一周期为宜 ; (2) 根据计算的需要 ,选择不同的方法计算像素点的梯度 ,该文采用 Sobel 算 子 ,模板尺寸为 3 ×3 ,水平模板和垂直模板分别为 收稿 日期 :200806 12 。 ( ) 作者简介 :张疏影 19