基於電腦視覺的高精度映像拼接

摘  要： 映像拼接是大幅面映像測量過程中非常重要的一個環節，其拼接精度的高低直接影響測量結果的精度。介紹了視覺檢測系統的基本組成和原理，並重點闡述了基於電腦視覺的高精度大幅度映像拼接。關鍵詞： 電腦視覺；映像拼接；映像採集；檢測系統　機器視覺技術是精密測試技術領域內最具有發展潛力的新技術是，它綜合運用了電子學、光學探測、影像處理和電腦技術，將機器視覺引入到工業檢測中，實

摘  要： 映像拼接是大幅面映像測量過程中非常重要的一個環節，其拼接精度的高低直接影響測量結果的精度。介紹了視覺檢測系統的基本組成和原理，並重點闡述了基於電腦視覺的高精度大幅度映像拼接。
關鍵詞： 電腦視覺；映像拼接；映像採集；檢測系統

　機器視覺技術是精密測試技術領域內最具有發展潛力的新技術是，它綜合運用了電子學、光學探測、影像處理和電腦技術，將機器視覺引入到工業檢測中，實現對物體的三維尺寸或位置的快速測量，具有非接觸性、速度快、柔性好等突出優點，在現代製造業中有著重要的應用前景。隨著對測量精度要求的不斷提高，依靠機械運動精度的定位方法已經不能滿足要求，而高精度映像拼接技術不再依靠機械運動的精度，而是利用相鄰映像重合部分的特徵來確定其相對位置。這種方法擺脫了機械精度的限制，使視覺測量精度得到了很大的提高[1]。同時，隨著映像量測中對精度和幅面要求的提高，在同一幅映像中往往不能同時滿足兩方面的要求，而可以採用被測量物體與映像感應器相對運動的方式，以採集到的多幅映像為依據進行量測、縫合和映像拼接，將所有合并的影像地圖到同一映像座標系內，顯示在同一映像空間內。
1 電腦視覺檢測系統的組成
　電腦視覺檢測系統按功能主要包含以下幾個部分：(1)映像資訊擷取模組；(2)映像資訊處理模組；(3)系統控制模組；(4)X-Y運動載物平台模組。
　電腦視覺系統結構框圖1所示。系統的工作過程：系統控制模組給X-Y平台控制部分的單片機一個命令，要求X-Y平台移動到相應的位置，到達位置後，反饋一個訊號給系統控制部分，系統控制部分收到資訊後與映像採集模組和處理模組通訊，完成整個系統的操作。系統控制模組與單片機通過RS232協議進行通訊，而系統控制模組與映像採集模組進行通訊並且接收映像資訊，其電腦需要配備專用的映像採集卡和I/O模組。在本系統中，映像採集卡採用的是Cognex MVS-8600，映像採集卡與相機通過專用15芯電纜相連，I/O模組採用的是基於PCI匯流排的並行輸入輸出連接埠。

2 檢測系統的工作原理
　電腦視覺檢測系統工作流程主要分為映像資訊擷取、映像資訊處理和機電系統執行檢測結果三個部分。另外，根據系統需要還可以即時地通過人機介面進行參數設定和調整。檢測系統工作原理圖2所示。系統正常運行時，當被檢測的樣品在檢測平台上裝夾完成後，操作者手動向系統輸入開始檢測的指令，系統將首先根據對需要採集的映像參數的設定情況進行預計算，確定映像採集過程中平台需要定位的位置參數，然後自動移動到第一個映像採集位置，並向映像採集模組發出就位訊號，映像採集系統接收到此訊號並對當前視野內的映像進行採集，採集完成後向控制器發出完成映像採集訊號，平台再次運動到下一個採集位置。重複上面的工作，直至所有的映像採集完成後，系統進入影像處理模組進行處理，根據得出的檢測結果進行顯示或者警示等操作。在整個操作過程中，映像採集模組和影像處理模組還需要連續地進行即時映像監視。這一操作只有在映像採集的瞬時時刻才會暫時掛起，每完成一次映像採集操作後，都會回到映像的即時監視介面。