本发明专利技术涉及一种基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置和方法，装置的光源发出的光通过平行光管上方的小孔射入平行光管经过分光棱镜，再通过物镜射到需要测量的反射面，反射面反射后的光线经过分光棱镜射到CMOS成像模组，CMOS成像模组将收到的反射光点图像通过外围接口电路传输到的嵌入式中央处理器和光电触摸显示器。方法包括嵌入式中央处理器对采集到的两个检测面的反射光点图像进行预处理，利用光点的强度和形状特征，搜索图像中的光点，并对检测出的目标区域进行锁定，再对光点进行精确定位，根据两帧反射光点图像计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏移角度。本发明专利技术能够方便、准确、快速地检测面与面之间的相对角度测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密仪器
，特别是涉及一种基于嵌入式图像信息处理技术的 测角装置和方法。
技术介绍
自准是一种高精度的角度测量方法，它将光学自准直成像技术和图像处理技术相 结合，实现一定范围内平面角度的微量变化的精密测量。在实现小角度的多维、非接触测量 中具有独特的优点，被广泛应用于导轨平台的直线度、精密平台的平面度等测量领域，是机 械、计量、科学研究等部门必备的常规测量仪器，在精密、超精密测量方面有极为重大的作 用。精密光机工程的发展对测角精度、便捷性和移动性要求越来越高，因此对光电自 准直仪准的要求也越来越高。而与此同时，国内、外的相关产品在移动性或精确程度上都有 或多或少的不足之处，特别是应用于航空航天、船舶、军工等要求精密度极高、应用环境特 殊的行业，例如超精密机械加工工业的质量保证(平直度、平面度、垂直度、平行度等)、计量 检定行业中，角度测试标准、棱镜角度定位及监控、光学元件的测试及安装精度控制等等。 光学自准直方式直接或利用测微装置或可动分划板从分划板或读数鼓轮上读出角度的分 值和秒值。采用这种方式，仪器精度显然难于满足很多应用场合的要求。而光电自准直方 式则以光电瞄准对线代替人工瞄准对线，其精度较传统自准直仪有所提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于嵌入式图像信息处理技术的测角装 置和方法，实现方便、准确、快速地检测导轨平台的直线度、精密平台的平面度等面与面之 间的相对角度测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于嵌入式图像信息处理 技术的测角装置，包括光源、平行光管、物镜和分光棱镜，所述光源发出的光通过平行光管 上方的小孔射入平行光管经过分光棱镜，再通过物镜射到需要测量的反射面，所述反射面 反射后的光线经过分光棱镜射到CMOS成像模组，所述CMOS成像模组将收到的反射光点图 像通过外围接口电路传输到的嵌入式中央处理器和光电触摸显示器，所述嵌入式中央处理 器对采集到的两个检测面的反射光点图像进行预处理，利用光点的强度和形状特征，搜索 图像中的光点，并对检测出的目标区域进行锁定，再对光点进行精确定位，根据两帧反射光 点图像计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏移角度。所述嵌入式中央处理器为由cortex-AS架构的嵌入式ARM中央处理器；嵌入式 ARM中央处理器采用Android操作系统，应用开发是基于Android操作系统提供的JAVA虚 拟机环境，并统一使用应用程序接口实现图像的采集控制、滤波、光点定位、角度计算及显 示控制。所述平行光管放置在多向可调节底座上。所述嵌入式中央处理器、外围接口电路以及光电触摸显示器安装于一体并成盒体 结构。所述光源为LED白光光源。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于嵌入式图像信息处理 技术的测角方法，包括以下步骤(I)采集经过标定的反射面所反射的光点图像，以获取高精度测角系统的基准值， 并采集一背景图像进行保存；(2)采集第一检测面的反射光点图像；(3)对采集到的反射光点图像进行预处理；(4)利用光点的强度和形状特征，搜索反射光点图像中的光点，并对检测出的目标 区域进行锁定；(5)在确定了光点的目标区域后，实现对光点进行精确定位；(6)采集另一检测面反射光点图像，并重复步骤(3)_ (5)，计算光点位置；(7)根据两帧反射光点图像的计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏 移角度。所述步骤(3)中先采用差影方法，将反射光点图像中的背景减去，再采用中值滤波 和带阻滤波算法对图像进行去噪处理。所述步骤(5)中分两步实现对光点进行精确定位，首先采用区域投影算法对光点 进行像素级定位，再利用快速的二维高斯拟算法实现对光点进行亚像素级精确定位。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果本专利技术能将角度测量转换为光点位置的定位，并具有实时性强、测量过程直观，测量精 度高及操作、使用方便等特点。采用高精度的CMOS成像模组，能实现高精度的自准直仪，并 在其基础上引入嵌入式Android操作系统，可在兼顾精度的基础上大大减少设备体积，脱 离计算机的限制、方便地应用各种场合和检测环境。本专利技术将嵌入式系统引入精密的光学 测量方式，提升精密测量角度的科技含量，在最大限度的利用仪器测量精度的同时，减小体 积，增加便携程度，使仪器更广泛地适用于各种光学精密测量领域。该专利技术在生产、科研、教 学，医疗等领域也有重要的实际应用价值。附图说明图1是基于嵌入式图像信息处理技术的测角准装置示意图2是核心电路板与外设电路板结构示意图3是Android系统开发层次结构图4是光点定位算法流程图5是亚像素位置提取窗的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。本专利技术的涉及一种基于嵌入式图像信息处理技术的平行光管测角装置，基于机 器视觉系统和图像处理技术，采用多向可调节的底座承载着平行光管，使一些并非完全水 平的平台，通过调节底座，实现水平基准对准，拓展仪器的使用环境。测量部件包括平行光 管、多向可调节底座、光学镜头、CMOS成像模组及可控LED光源等构成。选择平行光管作为 测量的光学设备，CMOS图像传感器，实现将两反射面之间的角度精确检测体现在光点的位 置上检测，采用嵌入式系统设计方法，以cotex-aS架构的ARM处理器作为核心器件，采用 Android操作系统，通过对Android系统进行配置和CMOS传感器的驱动开发，实现各个硬件 模块的Android上编写应用程序。如图1所示，一种基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置，包括光源1、平行光 管、物镜和分光棱镜5，所述光源I发出的光通过平行光管上方的小孔2射入平行光管经过 分光棱镜5，再通过物镜3射到需要测量的反射面6，所述反射面6反射后的光线经过分光 棱镜射5到CMOS成像模组4，所述CMOS成像模组4将收到的反射光点图像通过外围接口电 路9传输到的嵌入式中央处理器10和光电触摸显示器11，所述嵌入式中央处理器10对采 集到的两个检测面的反射光点图像进行预处理，利用光点的强度和形状特征，搜索图像中 的光点，并对检测出的目标区域进行锁定，再对光点进行精确定位，根据两帧反射光点图像 计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏移角度。所述平行光管放置在多向可调 节底座8上，可以使一些并非完全水平的平台，通过多向可调节底座8实现水平基准对准， 拓展仪器的使用环境。所述嵌入式中央处理器为由cortex-AS架构的嵌入式ARM中央处理器；嵌入式 ARM中央处理器采用Android操作系统，应用开发是基于Android操作系统提供的JAVA虚 拟机环境，并统一使用应用程序接口实现图像的采集控制、滤波、光点定位、角度计算及显 示控制。其中，核心电路板嵌入式ARM中央处理器与外设电路板的结构如图2所示。 所述嵌入式中央处理器、外围接口电路以及光电触摸显示器安装于一体并成盒体 结构，可通过触摸屏直接输入控制信息、显示测量结果，实现便携本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置，包括光源（1）、平行光管、物镜（3）和分光棱镜（5），所述光源（1）发出的光通过平行光管上方的小孔（2）射入平行光管经过分光棱镜（5），再通过物镜（3）射到需要测量的反射面（6），其特征在于，所述反射面（6）反射后的光线经过分光棱镜（5）射到CMOS成像模组（4），所述CMOS成像模组（4）将收到的反射光点图像通过外围接口电路（9）传输到的嵌入式中央处理器（10）和光电触摸显示器（11），所述嵌入式中央处理器（10）对采集到的两个检测面的反射光点图像进行预处理，利用光点的强度和形状特征，搜索图像中的光点，并对检测出的目标区域进行锁定，再对光点进行精确定位，根据两帧反射光点图像计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏移角度。
【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置，包括光源(I)、平行光管、物镜(3)和分光棱镜(5 )，所述光源(I)发出的光通过平行光管上方的小孔(2 )射入平行光管经过分光棱镜(5)，再通过物镜(3)射到需要测量的反射面(6)，其特征在于，所述反射面(6)反射后的光线经过分光棱镜(5)射到CMOS成像模组(4)，所述CMOS成像模组(4)将收到的反射光点图像通过外围接口电路(9)传输到的嵌入式中央处理器(10)和光电触摸显示器(11)，所述嵌入式中央处理器(10)对采集到的两个检测面的反射光点图像进行预处理，利用光点的强度和形状特征，搜索图像中的光点，并对检测出的目标区域进行锁定，再对光点进行精确定位，根据两帧反射光点图像计算出光点的相对位置关系，得到两个检测面的偏移角度。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置，其特征在于，所述嵌入式中央处理器(10)为由cortex-A8架构的嵌入式ARM中央处理器；嵌入式ARM中央处理器采用Android操作系统，应用开发是基于Android操作系统提供的JAVA虚拟机环境，并统一使用应用程序接口实现图像的采集控制、滤波、光点定位、角度计算及显示控制。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式图像信息处理技术的测角装置，其特征在于，所述平行光管放置在多向可调节底座(8 )上。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式图像信息处理技...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟平，胡睿，张康，谭庆新，叶韬，杨晓冬，张常鹏，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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