Способ формирования данных контура шаблона

Способ формирования данных контура шаблона

Реферат

 

Изобретение относится к технике восприятия и обработки изображений. Его использование для представления формы объектов в вид, доступный устройствам числового программного управления, позволяет корректировать искажения, вносимые оптическими датчиками. Этот результат достигается благодаря тому, что помимо считывания шаблона оптическим датчиком и формирования двоичного изображения этого шаблона, преобразования элементов контура двоичного изображения шаблона в первую последовательность точек, выделения базовых точек из первой последовательности точек по заранее заданному критерию, аппроксимации отрезков из первой последовательности точек между базовыми точками с помощью линий заранее заданной формы и запоминания кодовых представлений этих базовых точек и аппроксимирующих линий, считывают тем же оптическим датчиком эталонную окружность заданного диаметра, соизмеримую с шаблоном, и формируют ее двоичное изображение, преобразуют элементы контура двоичного изображения эталонной окружности во вторую последовательность точек, вычисляют по второй последовательности точек коэффициент искажения эталонной окружности по одной из координатных осей оптического датчика, корректируют в соответствии с вычисленным коэффициентом искажения кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий по соответствующей координатной оси перед их запоминанием. 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, связанной с восприятием и обработкой изображений, и преимущественно может быть использовано для описания и представления формы объектов в вид, доступный устройствам числового программного управления.

Известны способ и устройство формирования признаков формы, инвариантных относительно размера и ориентации, которые позволяют по данным элементов изображения выделить группу признаков для автоматического распознавания символов [1] Недостаток известных способа и устройства в том, что они позволяют реализовать только качественный анализ изображений.

Известны способ и устройство представления формы объекта путем иерархической декомпозиции границы [2] Достоинство способа в том, что, используя последовательное приближение, он обеспечивает высокую точность представления формы объекта.

Недостаток известного способа следующий: не обеспечивается быстродействие при считывании объекта и как следствие ограничение области применения и числа решаемых прикладных задач.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ для формирования параметров шаблона для проектирования [3] Способ отличается тем, что при помощи датчика изображения считывают шаблон, формируют двоичное изображение, выделяют профильные элементы шаблона, представляют информацию о них в виде линейных блоков, которые записывают в память. Блоки расположены следующим образом. Они определяют законченный след внешнего профиля вокруг шаблона.

Недостаток способа в том, что он приемлем только для датчиков изображения, обеспечивающих считывание шаблона с одинаковым шагом по осям X и Y. Применение способа ограничено исполнением датчика изображения.

На фиг. 1 приведены основные этапы выполнения предлагаемого способа; на фиг. 2 блок-схема одного из возможных вариантов исполнения устройства, обеспечивающего выполнение способа; на фиг. 3 контур шаблона, полученный предложенным способом.

Блок-схема устройства, поясняющая предлагаемый способ, содержит видеоконтрольное устройство 1, вычислитель 2, интерфейсный блок 3, телевизионную камеру на ПЗС-матрице 4, считываемый шаблон 5, эталонный объект 6.

Считывание шаблона 5 и эталонного объекта 6 осуществляют с помощью телевизионной камеры 4. При этом эталонный объект 6 выбирают соизмеримым с шаблоном в форме круга известного диаметра. Информацию о воспринимаемом объекте с выхода телевизионной камеры в форме видеосигнала подают через интерфейсный блок 3, в котором формируют двоичные изображения шаблона и эталонной окружности, в вычислитель 2. Одновременно при этом о помощью видеоконтрольного устройства 1 осуществляют визуальный контроль вводимого изображения. В вычислителе 2 программно преобразуют элементы контура двоичного изображения шаблона и элементы контура двоичного изображения эталонного объекта соответственно в первую и вторую последовательности точек. В первой последовательности точек по заданному критерию выделяют базовые точки. Отрезки между базовыми точками первой последовательности точек аппроксимируют с помощью линий заранее заданной формы и запоминают кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий. По второй последовательности точек вычисляют коэффициент искажения эталонной окружности по одной из координатных осей оптического датчика и в соответствии с вычисленным коэффициентом искажения корректируют кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий по соответствующей координатной оси. Откорректированные кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий запоминают Способ осуществляется следующим образом.

В поле зрения телевизионной камеры 4 устанавливают шаблон 5, контролируя изображение последнего на экране видеоконтрольного устройства 1 с помощью телевизионной камеры 4, выполненной на ПЗС-матрице К1200ЦМ1, считывают шаблон 5 путем восприятия от последнего отраженного светового потока. Информацию о шаблоне с выхода телевизионной камеры 4 в виде аналогового видеосигнала подают в интерфейсный блок 3, в котором пороговым разделением полутонового аналогового видеосигнала (Б.К.П. Хорн. Зрение роботов, пер. с англ. // Под ред. Кугушева Е.И. Садова Ю.А. Москва, М. МИР, 1989, с. 102) и последующей упаковкой в 16-ти разрядные слова осуществляют формирование двоичного изображения. Двоичное изображение шаблона с выхода интерфейсного блока 3 подают в вычислитель 2, в котором по известной методике (Robot Vision, Edited by Prot. Alan Pugh, University of Hull, U.K. Berlin, Heidelberg, New York Springer-Verbag, 1983) элементы контура двоичного изображения преобразуют в первую последовательность точек. Далее выделяют базовые точки из первой последовательности точек по известному критерию наличия в этих точках или минимальной, или максимальной локальной кривизны. Затем из первой последовательности точек отрезки между базовыми точками аппроксимируют прямыми линиями и дугами с обеспечением минимума среднеквадратического отклонения и запоминают кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий. Аналогично считывают эталонный объект 6, установив его в поле зрения телевизионной камеры 4. В интерфейсном блоке 3 формируют двоичное изображение эталонного объекта 6. Двоичное изображение эталонного объекта подают в вычислитель 2, в котором элементы контура двоичного изображения преобразуют во вторую последовательность точек с координатами X_iи Y_i. По второй последовательности точек вычисляют коэффициент искажения эталонного объекта (окружности) по одной из координатных осей оптического датчика путем построения прямоугольника, описывающего эталонный объект, и вычисления отношения сторон этого прямоугольника. Установив направление искажения изображения, корректируют в соответствии с вычисленным коэффициентом путем умножения деления кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий шаблона по соответствующей координатной оси датчика, скорректированные данные, предварительно преобразованные в машинные коды, запоминают в памяти вычислителя.

В приложении приведена распечатка описания контура шаблона прямыми линиями и дугами, а также представление в кодах ISO.

На фиг. 3 представлен контур шаблона, полученный предложенным способом.

Существенные отличия изобретения по отношению к прототипу следующие: считывают оптическим датчиком эталонную окружность заданного диаметра, формируют ее двоичное изображение, преобразуют элементы контура во вторую последовательность точек, по которой вычисляют коэффициент искажения по одной из координатных осей оптического датчика; корректируют с учетом коэффициента искажения кодовые представления базовых точек и аппроксимирующих линий шаблона.

Перечисленная совокупность существенных отличительных признаков позволяет: 1. выявить и количественно оценить искажения контура шаблона, возникающие в процессе считывания; 2. коррекцию возникающих искажений; 3. использование оптических датчиков с различным шагом считывания объектов по осям X и Y.

Предлагаемый способ может быть применен в производствах, связанных с оптимальным раскроем листовых материалов различного типа, а также при механообработке деталей резанием по заданной траектории.

Изобретение создано в процессе работы над комплексом для подготовки управляющих программ раскроя материалов по параметрам изображения шаблона.

На настоящий момент разработан комплект рабочей КД, изготовлен и передан заказчику опытный образец комплекса. Проведенные предварительные испытания подтверждают работоспособность предложенного способа.

Формула изобретения

Способ формирования данных контура шаблона, состоящий в том, что считывают шаблон оптическим датчиком и формируют двоичное изображение этого шаблона, преобразуют элементы контура двоичного изображения шаблона в первую последовательность точек, выделяют базовые точки из первой последовательности точек по заранее заданному критерию, аппроксимируют отрезки из первой последовательности точек между базовыми точками с помощью линий заранее заданной формы и запоминают кодовые представления упомянутых базовых точек и аппроксимирующих линий, отличающийся тем, что считывают там же оптическим датчиком эталонную окружность заданного диаметра, соизмеримую с шаблоном, и формируют ее двоичное изображение, преобразуют элементы контура двоичного изображения эталонной окружности во вторую последовательность точек, вычисляют по второй последовательности точек коэффициент искажения эталонной окружности по одной из координатных осей оптического датчика, корректируют в соответствии с вычисленным коэффициентом искажения кодовые представления упомянутых базовых точек и аппроксимирующих линий по соответствующей координатной оси перед из запоминанием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3