一种基于评分系统的尺寸测量方法技术方案

一种基于评分系统的尺寸测量方法，其中评分系统包括操作模块和检测模块，所述操作模块包括系统设置模块以及尺寸测量模块；系统设置模块包括参数配置、试题制作以及模板校准功能；进入系统设置模块需要输入密码；尺寸测量模块包括正面尺寸测量和侧面尺寸测量的功能；尺寸测量评分系统还包括退出系统模块；本发明专利技术通过设置尺寸测量界面完成参数配置、试题制作、模板校准以及尺寸测量的功能，实现模板的制作以及待检测零件的精确测量；并通过模板信息提取制作试题的模板源图，用于和待检测零件进行比较，进而实现打分。进而实现打分。进而实现打分。

【技术实现步骤摘要】
一种基于评分系统的尺寸测量方法
[0001]此申请专利为2020年10月15日提交的申请号为202011103724.0，名称为“一种基于机器视觉的尺寸测量评分系统及测量方法”的分案申请。


[0002]本专利技术涉及图像识别领域，特别是涉及一种基于评分系统的尺寸测量方法。

技术介绍

[0003]目前，国内的高等院校对于一些特定的专业会设置机械加工实训课程，其中在实训过程中或者实训的末尾一般会对学生进行考核，有一类运用广泛的考核项目就是要求学生根据题目要求设计并制作机械加工件，通过测量机械加工件的尺寸规格，按准确值、公差等指标与标准件或者要求进行比较，进而对学生的作品进行打分。目前院校内仍旧采用游标卡尺、千分尺等传统测量工具进行手工检测，得到机械加工件的尺寸规格。
[0004]采用传统的测量工具存在如下几点缺陷：1、测量对象定位需耗时；2、单个测量对象测量部位越多，耗时越长；3、长时间测量会对测量人员造成眼部疲劳等各种负担；4、测量位置由测量人员判断，因此会导致测量结果因人而异；5、测量读数也存在人为误差；6、测量数据需要测量人员手动录入及统计，耗时长，效率低，容易出错。
[0005]另一方面当前机械加工实训课程的考核测试方法不具备如下功能：1、考试试题通过服务器智能获取，保证试题的随机性；2、考试过程需根据考生身份信息绑定该考生制作零件的尺寸测量结果，保证考试成绩准确；3、测量结果根据考试要求实时测评，不需要老师手动输入考试结果，提高效率且不易出错；4、针对高校机械加工课程特有的考试场景，只需要对同一零件进行正面、侧面测量，完成测量后将测量结果上传服务器，得到考试成绩，准确高效。
[0006]因此需要一种能够实现高效、智能化对学生制作的机械零件加工件进行检测、评分的装置和方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于评分系统的尺寸测量方法，能够准确读取图片中物体的尺寸参数，结构简单，使用方便。
[0008]一种尺寸测量方法，包括试题制作的流程，包括如下步骤：
[0009]步骤4.1：获取当前相机采集的实时图，打开试题制作对话框，并实时图传入；
[0010]步骤4.2：进行试题制作，包括可进行各种尺寸测量类型的任务编辑，可设置测量的最大公差上限和最大公差下限；
[0011]步骤4.3：退出试题制作对话框时，进行试题模板信息提取，同时对模板源图进行尺寸测量；
[0012]步骤4.4：保存相关测量结果，实时尺寸测量中使用；
[0013]在相机采集实时图像之前，系统会引导待检测零件的摆放；引导待检测零件摆放
的过程如下：尺寸测量界面图像显示窗口显示基于模板源图图像的引导图，引导用户将物件相应测量面朝上，摆放到设定区域范围；所述引导图的制作流程包括：
[0014]步骤4.1.1：将模板源图图像中每个像素点灰度值取原值的80％；
[0015]步骤4.1.2：将同样大小的空白图像中每个像素点灰度值取原值的20％；
[0016]步骤4.1.3：将两张图像按灰度值叠加，得到引导图；其中灰度值为0的像素点显示纯黑，灰度值为255的像素点显示纯白；
[0017]所述步骤4.2中各种尺寸测量的类型任务编辑包括圆、线、弧、角四种基本元素的测量类型编辑，得到相应的掩膜特征信息；其中圆、线、弧以及角元素测量类型的线宽能够调节，在掩膜图中显示为白色区域；完成线宽的调节后输出相应特征信息；
[0018]所述步骤4.4中试题模板信息提取包括如下步骤：
[0019]步骤4.6.1：对模板源图进行均值滤波处理；所述模板源图为相机获得的标准件正面以及侧面的图像；
[0020]步骤4.6.2：进一步进行阈值化处理；阈值化处理为大于设定阈值的像素灰度值被设置为0，反之，则被设置为255；
[0021]步骤4.6.3：提取模板源图中标准件的外轮廓点；
[0022]步骤4.6.4：求外轮廓的最小外接圆，得到圆心坐标和半径；
[0023]步骤4.6.5：根据所求圆心坐标和半径，提取ROI；此ROI为一个矩形，其边长为模板源图中标准件的最小外接圆直径，其中心为标准件最小外接圆圆心，其旋转角度为零；ROI表示感兴趣区域
[0024]步骤4.6.6：对ROI提取层级轮廓信息，层级轮廓信息包括外轮廓信息和内轮廓信息，且外轮廓与内轮廓满足父子层级关系；若外轮廓与内轮廓满足父子层级关系，则外轮廓为父轮廓，内轮廓为子轮廓；
[0025]步骤4.6.7：求其外轮廓的零旋转度角最小外接矩形，得到矩形长宽，判断此矩形的长或宽是否大于设定值；
[0026]步骤4.6.8：若矩形的长或宽大于设定值，则标准件出界，跳转到步骤4.6.16；
[0027]步骤4.6.9：若矩形的长或宽没有大于设定值，则求外轮廓的质心、最小外接矩形，得到矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积；接着判断是否存在内轮廓；
[0028]步骤4.6.10：若不存在内轮廓，跳转到步骤4.6.16；
[0029]步骤4.6.11：若存在内轮廓，再判断是否只有一个有效内轮廓；
[0030]步骤4.6.12：若只有一个有效内轮廓，则求得质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；
[0031]步骤4.6.13：若存在多个有效内轮廓，则遍历全部有效内轮廓，求出内轮廓最小外接矩形面积的最大值和最小值，并比较最大值和最小值的差值是否大于设定值；
[0032]步骤4.6.14：若最小外接矩形面积的最大值和最小值的差值大于设定值，则表明既有最大内轮廓，又有最小内轮廓；分别求得它们的质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；
[0033]步骤4.6.15：若最小外接矩形面积的最大值和最小值的差值小于等于设定值，标明标准件存在多个有效最大内轮廓，任意取其一，求得质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；
[0034]步骤4.6.16：根据圆、线、弧以及角测量类型任务编辑信息，提取圆、线、弧以及角测量类型特征信息；
[0035]步骤4.6.17：结束试题模板信息提取流程
[0036]尺寸测量方法还包括尺寸测量的流程，包括如下步骤：
[0037]步骤6.1：根据当前的实时图进行零件出界检测，判断被测零件是否出界；若出界，则弹出提示框，提示用户被测零件出界，用户关闭提示框后进行下一步操作；若未出界则直接进行下一步操作；
[0038]步骤6.2：判断正面模板或者侧面模板是否存在，若存在可进行下一步操作，若不存在，则提示先制作模板，再进行测量，结束本流程；
[0039]步骤6.3：判断是否采集到图像；若采集到图像，则开启正面/侧面尺寸测量处理线程，运行尺寸测量算法；若没有采集到图像，提示用户未获得图像，结束本流程；
[0040]步骤6.4：判断处理的图片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尺寸测量方法，其特征在于，包括试题制作的流程，包括如下步骤：步骤4.1：获取当前相机采集的实时图，打开试题制作对话框，并实时图传入；步骤4.2：进行试题制作，包括可进行各种尺寸测量类型的任务编辑，可设置测量的最大公差上限和最大公差下限；步骤4.3：退出试题制作对话框时，进行试题模板信息提取，同时对模板源图进行尺寸测量；步骤4.4：保存相关测量结果，实时尺寸测量中使用；在相机采集实时图像之前，系统会引导待检测零件的摆放；引导待检测零件摆放的过程如下：尺寸测量界面图像显示窗口显示基于模板源图图像的引导图，引导用户将物件相应测量面朝上，摆放到设定区域范围；所述引导图的制作流程包括：步骤4.1.1：将模板源图图像中每个像素点灰度值取原值的80％；步骤4.1.2：将同样大小的空白图像中每个像素点灰度值取原值的20％；步骤4.1.3：将两张图像按灰度值叠加，得到引导图；其中灰度值为0的像素点显示纯黑，灰度值为255的像素点显示纯白；所述步骤4.2中各种尺寸测量的类型任务编辑包括圆、线、弧、角四种基本元素的测量类型编辑，得到相应的掩膜特征信息；其中圆、线、弧以及角元素测量类型的线宽能够调节，在掩膜图中显示为白色区域；完成线宽的调节后输出相应特征信息；所述步骤4.4中试题模板信息提取包括如下步骤：步骤4.6.1：对模板源图进行均值滤波处理；所述模板源图为相机获得的标准件正面以及侧面的图像；步骤4.6.2：进一步进行阈值化处理；阈值化处理为大于设定阈值的像素灰度值被设置为0，反之，则被设置为255；步骤4.6.3：提取模板源图中标准件的外轮廓点；步骤4.6.4：求外轮廓的最小外接圆，得到圆心坐标和半径；步骤4.6.5：根据所求圆心坐标和半径，提取ROI；此ROI为一个矩形，其边长为模板源图中标准件的最小外接圆直径，其中心为标准件最小外接圆圆心，其旋转角度为零；ROI表示感兴趣区域步骤4.6.6：对ROI提取层级轮廓信息，层级轮廓信息包括外轮廓信息和内轮廓信息，且外轮廓与内轮廓满足父子层级关系；若外轮廓与内轮廓满足父子层级关系，则外轮廓为父轮廓，内轮廓为子轮廓；步骤4.6.7：求其外轮廓的零旋转度角最小外接矩形，得到矩形长宽，判断此矩形的长或宽是否大于设定值；步骤4.6.8：若矩形的长或宽大于设定值，则标准件出界，跳转到步骤4.6.16；步骤4.6.9：若矩形的长或宽没有大于设定值，则求外轮廓的质心、最小外接矩形，得到矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积；接着判断是否存在内轮廓；步骤4.6.10：若不存在内轮廓，跳转到步骤4.6.16；步骤4.6.11：若存在内轮廓，再判断是否只有一个有效内轮廓；步骤4.6.12：若只有一个有效内轮廓，则求得质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；
步骤4.6.13：若存在多个有效内轮廓，则遍历全部有效内轮廓，求出内轮廓最小外接矩形面积的最大值和最小值，并比较最大值和最小值的差值是否大于设定值；步骤4.6.14：若最小外接矩形面积的最大值和最小值的差值大于设定值，则表明既有最大内轮廓，又有最小内轮廓；分别求得它们的质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；步骤4.6.15：若最小外接矩形面积的最大值和最小值的差值小于等于设定值，标明标准件存在多个有效最大内轮廓，任意取其一，求得质心、最小外接矩形中心坐标、旋转角度、长宽、面积，跳转到步骤4.6.16；步骤4.6.16：根据圆、线、弧以及角测量类型任务编辑信息，提取圆、线、弧以及角测量类型特征信息；步骤4.6.17：结束试题模板信息提取流程；尺寸测量方法还包括尺寸测量的流程，包括如下步骤：步骤6.1：根据当前的实时图进行零件出界检测，判断被测零件是否出界；若出界，则弹出提示框，提示用户被测零件出界，用户关闭提示框后进行下一步操作；若未出界则直接进行下一步操作；步骤6.2：判断正面模板或者侧面模板是否存在，若存在可进行下一步操作，若不存在，则提示先制作模板，再进行测量，结束本流程；步骤6.3：判断是否采集到图像；若采集到图像，则开启正面/侧面尺寸测量处理线程，运行尺寸测量算法；若没有采集到图像，提示用户未获得图像，结束本流程；步骤6.4：判断处理的图片张数是否达到处理的阈值；若没有达到处理的阈值，提示“请启动相机，继续采集n张图像”，n表示缺少的图像数量，结束本流程；若达到处理的阈值，则进行正面/侧面的数据处理；数据处理为对每张图片的处理结果数据进行求标准差，根据标准差进行数据踢除后，在对剩余的数据求平均值；步骤6.5：数据处理完成后，在界面上显示各个尺寸的测量结果；所述步骤6.3中尺寸测量算法包括如下步骤：步骤6.2.1：利用标定参数对读入实时待测图进行校正；步骤6.2.2：判断待检测零件形状与位移是否均未变化；步骤6.2.3：若待检测零件形状与位移均未变化，则依据模板源图已提取特征信息进行各测量类型的测量；步骤6.2.4：若待检测零件形状和/或位移发生变化，则进行物体查找和匹配，判断待检测零件是否与模板源图匹配；步骤6.2.5：若待检测零件与模板源图匹配，依据模板源图已提取特征信息进行圆、线、弧以及角测量类型的测量，结束本流程；步骤6.2.6：若待检测零件与模板源图不匹配，表明未找到待检测零件，结束本流程；所述步骤6.2.4中，物体查找和匹配的流程包括如下步骤：步骤6.3.1：对待测图进行均值滤波处理；步骤6.3.2：进行阈值化处理，将大于设定阈值的像素灰度值被设置为0，反之，则被设置为255；步骤6.3.3：提取待检测层级零件轮廓信息；待检测层级零件轮廓信息包括待检测零件
外轮廓信息和内轮廓信息，且外轮廓与内轮廓满足父子层级关系，其中外轮廓为父轮廓，内轮廓为子轮廓；步骤6.3.4：判断待检测零件外轮廓最小外接矩形面积与模板源图的外轮廓最小外接矩形面积的差的绝对值是否小于设定值；步骤6.3.5：若待检测零件外轮廓最小外接矩形面积与模板源图的外轮廓最小外接矩形面积的差的绝对值大于等于设定值，则结束该流程；步骤6.3.6：若待检测零件外轮廓最小外接矩形面积与模板源图的外轮廓最小外接矩形面积的差的绝对值小于设定值，则判断待检测零件外轮廓最小外接矩形长宽比与模板源图的外轮廓最小外接矩形长宽比差的绝对值是否小于设定值；步骤6.3.7：若待检测零件外轮廓最小外接矩形长宽比与模板源图的外轮廓最小外接矩形长宽比差的绝对值大于等于设定值，则结束该流程；步骤6.3.8：若待检测零件外轮廓最小外接矩形长宽比与模板源图的外轮廓最小外接矩形长宽比差的绝对值小于设定值，则求外轮廓最小外接圆，将其圆心作为旋转中心；步骤6.3.9：判断模板源图外轮廓质心与模板源图的外轮廓最小外接矩形中心间距是否大于设定值；步骤6.3.10：若模板源图外轮廓质心与模板源图的外轮廓最小外接矩形中心间距小于等于设定值，则跳转到步骤6.3.18；步骤6.3.11：若模板源图外轮廓质心与模板源图的外轮廓最小外接矩形中心间距大于设定值，则判断待检测零件外轮廓质心与其最小外接矩形中心间距与模板源图的外轮廓质心到其外轮廓最小外接矩形长宽比的差的绝对值是否小于设定值；步骤6.3.12：若待检测零件外轮廓质心与其最小外接矩形中心间距与模板源图的外轮廓质心到其外轮廓最小外接矩形长宽比的差的绝对值大于等于设定值，则跳转到步骤6.3.18；步骤6.3.13：若待检测零件外轮廓质心与其最小外接矩形中心间距与模板源图的外轮廓质心到其外轮廓最小外接矩形长宽比的差的绝对值小于设定值，则求待检测零件相对模板源图的旋转角度；步骤6.3.14：结合模板源图中心坐标和角度信息，平移旋转待测图，即先在待测图中提取待检测零件感兴趣区域，表示为ROI；接着新建与待测图等大空白图，将待检测零件平移至空白图中心，再将待检测零件旋转至模板源图同角度；步骤6.3.15：判断待检测零件外轮廓质心到待检测零件最小外接矩形中心的矢量角与模板源图的外轮廓质心到模板源图的最小外接矩形中心的矢量角相比较，是否小于设定值；步骤6.3.16：若步骤6.3.15中矢量角的差值小于设定值，表示物体匹配成功，结束本流程；步骤6.3.17：若步骤6.3.15中矢量角的差值大于等于设定值，则进入步骤6.3.18；步骤6.3.18：根据模板源图最大内轮廓最小外接矩形面积判断是否存在内轮廓；若否，则物体匹配成功，求待检测零件相对模板源图的旋转角度，结合模板源图中心坐标和角度信息，平移旋转物体，结束本流程；若是，判断模板源图是否只有一个有效最大内轮廓；步骤6.3.19：若模板源图只有一个有效最大内轮廓，则进行有效内轮廓匹配，；有效内
轮廓匹配包括判断待检测零件的最大内轮廓最小外接矩形面积和模板源图最大内轮廓最小外接矩形面积是否匹配，进一步依次判断最大内轮廓最小外接矩形长宽比是否匹配，外轮廓和最大内轮廓的最小外接矩形中心间距是否匹配，求待检测零件相对模板源图的旋转角度，结合模板源图中心坐标和角度信息，旋转平移物体，外轮廓和最大内轮廓的最小外接矩形中心的矢量角是否匹配，来检测是否匹配成功；步骤6.3.20：若模板源图不满足只有一个有效最大内轮廓，则判断模板源图有多个最大内轮廓还是既有最大内轮廓又有最小外轮廓；步骤6.3.21：若模板源图有多个最大内轮廓，则遍历待检测零件中所有内轮廓，对每个内轮廓进行有效内轮廓匹配，判断是否存在至少一个内轮廓匹配成功，若是，物体匹配成功，结束本流程；若否，物体未匹配成功，结束本流程；步骤6.3.22：若模板源图既有最大内轮廓又有最小外轮廓；先对最大内轮廓进行有效内轮廓匹配；若最大内轮廓匹配，则物体匹配成功，结束本流程；若最大内轮廓不匹配，再对最小内轮廓检测物体进行有效内轮廓匹配；若最小内轮廓匹配，则物体匹配成功，结束本流程；若最小内轮廓不匹配，则物体未匹配成功，结束本流程。2.根据权利要求1所述的一种尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤4.6.16中，提取模板源图中圆测量类型信息的流程包括如下步骤：步骤4.7.1：根据任务编辑得到的对应圆测量类型掩膜特征信息，在模板源图中提取圆测量类型ROI；步骤4.7.2：将ROI灰度图进行滤波处理，所述滤波处理为高斯滤波处理；步骤4.7.3：对滤波后的图像进行霍夫找圆处理，得到至少一个圆；步骤4.7.4：将步骤4.7.3得到的圆分别与选取的掩膜圆的圆心比较，判断圆心偏移是否小于设定值；步骤4.7.5：若圆心偏移大于等于设定值，改变霍夫找圆阈值参...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浙泊，潘凌锋，林建宇，余建安，陈一信，陈镇元，陈龙威，叶雪旺，吴荻苇，
申请(专利权)人：浙江大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：