基于边缘像元投影的微小轴承亚像素边缘检测.docxVIP

基于边缘像元投影的微小轴承亚像素边缘检测徐平常英杰薛凌云*杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院，杭州 310018摘要：对于微小轴承的内径测量，基于机器视觉的非接触测量技术具有广阔的应用前景。针对轴承的边缘像素点，投影将感光像元划分成感光值不同的两个部分，像素单元的最终灰度值为投影两侧局部灰度统计值的面积加权平均值，取该像素的矩形邻域，并对其邻域灰度值进行高斯加权处理，将边缘投影按泰勒公式展开为二次曲线得到高精度亚像素边缘。针对微小轴承进行实验，将本文算法与基于直线拟合的方法进行比较，每毫米包括约217.18个像素，检测的圆度提高0.04%以上，标准差减少不少于7.27%，因此可更准确获取微小轴承内径的亚像素边缘。关键词：边缘像元投影；亚像素边缘检测；内径检测；泰勒公式；高斯分布中图分类号：TP391、TH741文献表示码：A国家标准学科分类代码：510.4050Sub pixel edge detection of micro bearing based on edge pixel projectionXu Ping，Chang Yingjie，XueLingyun*College of Life Information Science Instrument Engineering，Hangzhou Dianzi University，HangZhou 310018，ChinaAbstract: For the inner diameter measurement of micro bearing, it is of great prospect fornon-contact measurement based on machine vision technology. Each edge pixel of bearingcan bedivided into two parts, and the gray value of the edge pixel can be obtained by statistical projection on its both sides with area weighted mean.Taking the rectangular neighborhood of the pixels whose gray valuesare processed with gauss method,high precision sub-pixel edge can be got according to Taylor formula. Experimental resultsshow that the proposed method can get about 217.18pixels for one millimeter, improve the roundness by 0.04 percent and decrease the standard deviation more than 7.27percent, so more precise subpixeledge for micro bearings can be obtained.Key words:Edge pixel projection; Sub pixel edge detection; Inner diameter measurement; Taylor formula; Gauss distribution1引言轴承内径的加工精度是衡量轴承质量的一项重要指标。轴承行业要求轴承内径的加工精度达到u级，现有的轴承内径在线测量主要采用接触式电感测量方法，该方法具有测量精度高，可实现小于1u的在线测量精度。但对于内径在4mm以内的微小轴承，由于空间的限制，无法采用接触式的电感测量方法进行在线检测。基于机器视觉的轴承内径检测技术具有非接触、速度快、精度高等优点[1]，在轴承内径检测方面具有广阔的应用前景。整像素精度的测量方法复杂度低，但对于高精度的测量则无能为力。以500万分辨率的CCD（Charge-coupled Device）相机为例，测量4mm的轴承内径，如采用像素级边缘，测量精度最高仅能达到大于2u的精度，不能满足轴承内径的测量精度要求。轴承图像内径的高精度亚像素边缘检测是实现基于机器视觉的轴承内径高精度测量的关键和前提，其检测的精确度直接影响测量结果的精确度。因此，研究适用的高精度亚像素边缘检测方法对于促进机器视觉在轴承行业的应用具有重要的价值。传统的像素级边缘检测方法已不能满足现代视觉系统越来越高的测量精度要求[2]，亚像素边缘检测技术已成为图像处理领域的研究热点。亚像素边缘检测技术主要可分成三种类型：矩方法，最小二乘拟合法和