专利名称：图像离线处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种图像离线处理系统及方法。
技术背景目前，工业生产中的大部份零部件的几何尺寸检测都使用图像量测设备来完成，而量测 设备也从传统的卡尺、显微镜、投影机到三次元接触式量测设备再到非接触式量测设备，这 是伴随着产品精密度的提升，而随之增加量测设备的精密度。三次元量测设备可对产品执行 高精度及高速度的几何尺寸和几何公差的量测，需要对量测设备进行在线处理包括量测及编 程，即在量测机台所配置的用户端电脑上直接运用量测机台对产品进行精密量测及编程。尤 其是当一个工件尺寸较大时，显然是无法一次将该工件图像完全获取，而需对该工件各个部 分进行拍摄后再进行量测尺寸。通过对在线量测及在线编程的情形进行统计分析发现，在线量测及在线编程占用设备时 间长，编程效率低。为了满足大量的尺寸检测及大型工件尺寸量测的需求，需要购置大量的 精密设备，因此提高了量测成本。但在量测需求不断增长的情况下，量测效率并未随着量测 设备的增加而提高。因此当一个企业需要进行大量的零部件及大型尺寸工件测量时，采用上 述测量方法难免会产生生产瓶颈。故有必要对现在通用的非接触式量测设备的在线操作处理所做的工作改成离线操作处理 ，所谓离线处理就是脱离量测机台将获取的待测工件图像在独立的电脑上完成量测处理，縮 短图像量测处理作业占用量测设备的时间，提高量测效率，提升旧有量测程序的再利用率。发明内容鉴于以上内容，本发明提供一种图像离线处理系统，用于处理从影像量测机台获取的同 一工件的不同部分的图像。该系统包括图像存储模块，用于将传送到图像撷取卡的工件的 不同部分的图像存储到一个图像资源文件中，该图像资源文件包括图像的宽度及高度信息， 每一张图像名称、中心点坐标及像素值；图像合并模块，用于打开该图像资源文件，依据该 文件中的各个图像的中心坐标将多个图像合并得到一张该工件的全局图；坐标系创建模块， 用于当用户在所述全局图上选择元素进行量测时，根据需要建立新的坐标系，并记录显示所 创建的每一个新的坐标系；计算子图像模块，用于当用户在该全局图上选择元素进行量测时 ，计算该元素所在位置附近的子图像，对该返回的子图像进行量测。本发明提供一种图像离线处理方法，利用电脑处理从影像量测机台获取的同一工件不同 部分的图像。该方法包括步骤存储从电脑的图像撷取卡所获取的工件的不同部分的图像到 一个图像资源文件中，该图像资源文件包括图像的宽度及高度信息，每一张图像名称、中心 点坐标及像素值；打开该图像资源文件，依据该文件中的各个图像的中心坐标将该多个图像 合并得到一张该工件的全局图；当用户在所述全局图上选定元素进行量测时，根据需要建立 新的坐标系，并记录显示所创建的每一个新的坐标系；计算并返回用户所选择元素所在位置 的子图像，对该返回的子图像进行量测处理。本发明图像离线处理系统及方法可以把即时采集到的同一工件不同部分的多张图像保存 到一个图像资源文件中，以减少存储空间；离线处理该图像资源文件以利用户对该工件进行 精确量测，包括将该图像资源文件中的多个图像合并成工件的全局图，根据在该全局图上所 选择量测点的位置计算该量测点的子图像，在该子图像上进行精确量测，实现工件的离线量 测，减少了量测机台的占用时间，同时也提高了量测效率，解决了大尺寸工件及大量量测工 作的瓶颈；本发明还可对量测的过程进行程序记录以实现量测程序的再利用。
图l为本发明图像离线处理系统较佳实施例的图像采集及存储的框架图。图2为本发明图像离线处理系统较佳实施例的客户端电脑的功能模块图。图3为本发明图像离线处理方法较佳实施例的图像合并模块的子功能模块图。图4为本发明图像离线处理系统的较佳实施例的介面图。图5为本发明图像离线处理方法较佳实施例的作业流程图。图6为本发明图像离线处理方法的多张图像存储到一个图像资源文件中的流程图。图7为本发明图像离线处理方法的将多张图像合成全局图的方法流程图。图8为图7中的步骤构造大逻辑矩形的流程图。图9为图5中步骤计算在全局图上所选择元素所在位置附近子图像的流程图。
具体实施方式
参阅图1所示，为本发明图像离线处理系统较佳实施例的图像采集及存储的框架图。该 图像离线处理系统包括一台电脑主机1及与之相连的非接触式影像量测机台9。该电脑主机l 包括图像撷取卡IO、图像存储模块ll。该系统还可以包括一台显示装置(未示出)，该显示 装置与电脑主机l相连，用于提供互动介面，使得量测人员通过该显示装置向电脑主机l发出 命令，以控制图像的获取并可观看物件图像的获取及存储。该非接触式影像量测机台9包括用于采集物件连续影像的电荷耦合装置7 (ChargedCoupled Device, CCD)，该电荷耦合装置7装有工业光学镜头8。 一个工件5放置于量测机台 9的平台6上且随平台6的移动而移动；所述电荷耦合装置7通过该工业光学镜头8对该工件5的 不同部分聚焦成像并记录当前图像中心点的坐标值。所述电荷耦合装置7通过图像数据线与所述图像撷取卡10相连。该图像撷取卡10通过该 图像数据线获取电荷耦合装置7采集的图像及图像中心点的坐标，并将所获取的图像及图像 的中心点坐标暂存于其内存中。该图像撷取卡10中的图像是以位图格式存储的。每张图像单 独存储在一个位图文件中。所述的位图文件通常都包括位图文件头及位图数据。其中位图文 件头保存位图文件的识别信息，包括文件名、文件类型、文件大小及每一图像中心点的坐标 (X， Y)。该坐标是尺寸单位，如毫米。位图数据包括了该图像的三基色RGB (Red, Green and Blue)的像素值，其中每个单一基色的像素值都相等。所述图像存储模块11用于将图像撷取卡10获取的工件5的每张图像存储到一个图像资源 文件中以减少磁盘占用空间。该图像存储模块11从图像撷取卡10的内存地址中读取每一张图 像及该图像中心点的坐标(X， Y)，将该张图像的单一基色的像素值复制到一个数组A中， 再将该图像中心点的坐标(X， Y)与数组A当成一个对象一起存到该图像资源文件中，直到 该工件5的所有图像都读取完为止，最后该图像存储模块ll将该图像资源文件保存到一台客 户端电脑中，以方便量测用户离线处理该工件，减少量测机台的占用时间，提高量测效率。 所述保存到客户端电脑中可以是通过将该图像资源文件存储到一存储设备中，再复制到客户 端电脑中或者是利用其他可用的手段将该文件传输到该客户端电脑中。该存储设备可以是任 何一种存储媒介，如常用的硬盘、携带方便的U盘等。其中该数组A是用来暂存每一图像的单 一基色的像素值。为方便理解，以下举例说明该图像存储模块11是如何将该工件5的不同部份的多张图像 存成一个文件而达到减少磁盘占用空间的目的。普通CCD本身的像素有 1376*1032=1420032byte，即该CCD所拍摄到图像的每个单一基色的像素值大小为 1420032byte，而该图像要存成24位的三基色位图则需要1420032byte伞3二4. 16M的空间来存储 。因为数组A是用来暂存每一图像的单一基色的像素值，所以数组A占用空间为1420032byte ，而图像中心点的坐标值占用空间一般只有几十byte，所以每个图像的中心点坐标值与数组 A所组成的对象占用的空间大约为1420032byte。所述图像资源文件至少包括一个对象，每一对象包括一张图像单一基色的像素值及其中 心点的坐标值，每一个对象对应一图像名称。该对象的数量取决于图像的张数，如图像张数 为10张，则图像资源文件包括10个对象。图像资源文件包括的10个对象占用的空间大约1420032byte*10=13. 87M，而这10张图像如果以24位的三基色位图格式存储，则需要4. 16] *10=41.60] 空间，因此，图像存储模块ll可以将一个工件不同部分的多张图像存成一个文件而大大节省图像存储的磁盘空间。同时，由于文件数目由之前的10个图像文件变为一个文件，从而方便了图像文件的管理。该图像资源文件中还存储有位图的高度及宽度信息，因为该待测工件的每张图像均是由同一个CCD拍摄的，所以每张图像的高度及宽度信息均是一样的。参阅图2所示，为本发明图像离线处理系统较佳实施例的客户端电脑的功能模块图。 该客户端电脑2包括图像合并模块20，坐标系创建模块21，计算子图像模块22，显示模 块24，编程模块26。所述图像合并模块20用于打开所述图像资源文件，并依据图像资源文件中的各个图像的 中心坐标将多个图像进行合并得到该工件的一张全局图BMP。所述坐标系创建模块21用于当用户在所述全局图上选择元素进行量测时，根据需要建立 新的坐标系，并记录显示所创建的每一个新的坐标系。在本发明中，原始坐标系为机械坐标系。所述计算子图像模块22用于计算用户在该全局图中所选择的元素位置附近的子图像，并 将该子图像返回到介面供用户进行量测。所述子图像即是图像资源文件中存储的图像。所述显示模块24用于显示该全局图，并计算所返回的子图像，显示及记录用户在全局图 上所选择进行量测的元素及所量测的各种尺寸结果，显示及记录当前坐标系原点的坐标值。所述编程模块26用于当用户启动学习模式时，记录用户进行的每一个量测的动作并形成 量测程序，供用户利用该量测程序对类似的量测进行自动离线量测。利用该编程模块26还可 以对量测程序进行修改及存储。如图3所示，为本发明图像合并模块的子功能模块图。该图像合并模块20包括逻辑矩形 计算子模块201和像素单位矩形添加子模块202 。所述逻辑矩形计算子模块201根据图像资源文件中存储的图像高度及宽度信息及每张图 像的中心坐标将每张图像转换得到对应的像素单位矩形rcB，再根据每张图像的中心坐标将 每个rcB合并得到一个大逻辑矩形rcA。该大逻辑矩形rcA是一个能够包含所有像素单位矩形 rcB且同时达到面积最小的一个矩形。其中大逻辑矩形rcA的长为a、宽为b;每一像素单位矩 形rcB的长为c、宽为d。该逻辑矩形计算子模块201还用于将大逻辑矩形rcA按照縮小比例S縮小映射而成位图 rcC。其中S等于a/c与b/d中较大的值，即当a/c〉b/d时，S=a/c;当a/c〈b/d时，S=b/d。所述像素单位矩形添加子模块202用于将上述转换得到的每一个像素单位矩形rcB按比例 S縮小映射而成位图rcD，并将縮小后得到的每个位图rcD添加至rcC中最终得到合并的全局图 BMP。参阅图4所示，为本发明图像离线处理系统的介面图。其中标号44代表的区域显示工件 的全局图；标号40代表的区域显示用户在全局图上所选择的元素位置附近的子图像；标号 46代表的区域显示该工件的全局图是由几张图像合并而成的，也即所述的图像资源文件包含 的图像数量；标号48代表的区域显示的是在量测过程中所创建的坐标系；标号47代表的区域 显示的是在量测过程中用户所选择的量测元素；标号41代表的区域显示的是标号40区域中的 十字线交点49在当前坐标系中的坐标，所述十字线交点49代表的是影像量测机台9上电荷耦 合装置7的中心，该十字线是为了标示被量测工件在量测机台上的实际位置而画出来的；标 号42代表的区域显示的是当前量测元素距离当前坐标系的原点的X、 Y轴距离及当前量测的最 后两个元素之间的距离(DX， DY);标号43代表的区域显示的是当用户启动学习模式时，所 记录下来的量测程序。参阅图5所示，为本发明图像离线处理方法较佳实施例的作业流程图。首先，步骤S500 ，图像存储模块11将从图像撷取卡10获取的工件的每张图像逐一存储到一个图像资源文件中步骤S502，客户端计算机2通过复制或网络传输接收该图像资源文件并打开该图像资源 文件，图像合并模块20将该图像资源文件中的多个图像合并成一个全局图，该全局图即是所 述工件的全局图。其中该图像资源文件中所包括的图像个数显示在如图4所示的区域46中。步骤S504，用户在该全局图上选择需量测的元素，该元素可以是点、线、面、圆等，坐 标系创建模块21根据量测元素的需要，重新创建坐标系，在本较佳实施例中，原始坐标系为 量测机台9的机械坐标系。显示模块24将该创建的坐标系显示在如图4所示的区域48中，所选 择的量测元素显示在如图4所示的区域47中。步骤S506，计算子图像模块22根据上述用户在全局图上选择的量测元素，计算出该量测 元素附近的图像(下称子图像)，并将该子图像由显示模块24显示在如图4所示的区域40中步骤S508，用户选择所需的量测工具如寻点、寻线、寻边等工具在该子图像上对所选择 的元素进行量测，量测结果由显示模块24显示在如图4所示的区域45中。如果在上述量测作业中，用户启动了学习模式，则可由编程模块26将后续的量测动作的 代码记录下来，形成量测程序，该量测程序显示在如图4所示的区域43中。如图6所示，为本发明将多张图像存储到一个图像资源文件中的流程图。步骤S601，图 像存储模块11从图像撷取卡10的内存地址中读取一张图像，所述的图像是以位图文件格式存 储的。步骤S602，读取该图像的单一基色的像素值，并将该像素值复制到数组A。该数组A是 用来暂存每一图像的单一基色的像素值。步骤S603，获取该图像中心点的坐标，该中心坐标 是尺寸单位，如毫米。步骤S604，将该图像中心点的坐标与数组A当成一个对象一起存到所 述图像资源文件中，再将该图像的图像名称存储到所述图像资源文件中，并与所述对象一一 对应。步骤S605，判断该图像是否为最后一张。若是最后一张图像，则将图像的宽度及高度 信息存储到所述图像资源文件中，并结束流程。若不是最后一张图像，则在步骤S606中，继续从图像撷取卡10的内存中读取下一张图像 并返回步骤S602。如图7所示，为本发明将图像资源文件合并成全局图的流程图。步骤S701，逻辑矩形计算子模块201根据图像资源文件中图像的高度及宽度信息、每个 图像的中心坐标，将每个图像转换成对应的像素单位矩形rcB，再根据每个图像的中心坐标 将所述每一个rcB合并得到一个大逻辑矩形rcA。该大逻辑矩形rcA是一个能够包含所有像素 单位矩形rcB且同时达到面积最小的一个矩形。其中大逻辑矩形rcA的长为a、宽为b;每一像 素单位矩形rcB的长为c、宽为d。步骤S702，计算上述大逻辑矩形rcA縮小比例S。其中S等于a/c与b/d中较大的值，即当 a/c〉b/d时，S=a/c;当a/c〈b/d时，S=b/d。步骤S703，构造返回的位图rcC，该位图rcC是由大逻辑矩形rcA按比例S縮小映射而成的步骤S704，打开位图rcC以便于能够编辑。 步骤S705，将位图rcC清成背景色。步骤S706，像素单位矩形添加子模块202读取上述任一张像素单位矩形rcB。 步骤S707，将该读取的像素单位矩形rcB按照比例S縮小。 步骤S708，判断当前读取的像素单位矩形rcB是否为最后一张。步骤S709，若当前读取的像素单位矩形rcB为最后一张，则将上述縮小后得到的所有 rcB添加至位图rcC，得到合并的全局图BMP，该全局图BMP是最终呈现在量测人员面前的一个 逻辑图像。若当前读取的像素单位矩形rcB不是最后一张，在步骤S711中，读取下一张像素单位矩 形rcB并返回步骤S707。参阅图8所示，是图7中步骤计算大逻辑矩形rcA的子流程图。步骤S801，从图像资源文 件中获取图像的高度及宽度信息。步骤S802，逻辑矩形计算子模块201读取一张图像。步骤 S803，读取图像资源文件中对应该图像的中心点坐标，该中心坐标单位为尺寸单位，如毫米 等。步骤S804，将所述中心点坐标转换成像素单位。步骤S805，构造该图像的像素单位矩形 rcB。步骤S806，判断当前读取的图像是否为图像资源文件中的最后一张。若当前读取的图 像为最后一张，则在步骤S807，将上述得到的所有像素单位矩形rcB进行合并得到大逻辑矩 形rcA。若当前读取的图不是最后一张，则在步骤S808中，读取下一张图像，并返回步骤 S803。参阅图9所示，是图5中步骤计算在全局图上选择元素所在位置附近子图像的流程图。步 骤S902，计算子图像模块22根据用户在全局图上所选择的元素所在的位置，计算该位置在 rcA上的映像ptB。步骤S903，以ptB为中心构造矩形rcE，其中rcE的尺寸大小为rcA的l/S。 步骤S904，将矩形rcE转换成相对实际机械坐标系的矩形rcF。步骤S905，取一张像素单位矩 形rcB。步骤S906，计算像素单位矩形rcB与矩形rcF的交集矩形rcG。步骤S907，复制上述得 到的交集矩形rcG至矩形rcF，该矩形rcF即是最后得到的子图像。步骤S908，判断当前读取 的像素单位矩形是否为最后一张。若当前读取的像素单位矩形为最后一张，则于步骤S909利 用边缘平均法对上述通过复制每一个交集矩形rcG至rcF而合并成的量测人员选定元素位置附 近的子图像去毛边。若当前读取的像素单位矩形不是最后一张，则于步骤S910读取下一张像素单位矩形rcB ，并返回流程S906。
权利要求
1. 一种图像离线处理系统，用于处理从影像量测机台获取的同一工件的不同部分的图像，其特征在于，该系统包括图像存储模块，用于将传送到图像撷取卡的工件的不同部分的图像存储到一个图像资源文件中，该图像资源文件包括图像的宽度及高度信息，每一张图像名称、中心点坐标及像素值；图像合并模块，用于打开该图像资源文件，依据该文件中的各个图像的中心坐标将多个图像合并得到一张该工件的全局图；坐标系创建模块，用于当用户在所述全局图上选择元素进行量测时，根据需要建立新的坐标系，并记录显示所创建的每一个新的坐标系；计算子图像模块，用于当用户在该全局图上选择元素进行量测时，计算并返回用户选择元素所在位置的子图像，用户对该返回的子图像进行量测。
2.如权利要求l所述的图像离线处理系统，其特征在于，该系统还包 括显示模块，用于显示上述全局图、所选择的局部图、显示及记录用户在全局图上所选择进 行量测的元素及所量测的各种尺寸结果、显示及记录当前坐标系原点的坐标值。
3.如权利要求l所述的图像离线处理系统，其特征在于，所述图像存 储模块将传送到图像撷取卡的工件的不同部分图像存储到一个图像资源文件中是通过从图像 撷取卡的内存地址中读取每一张图像及该张图像中心点的坐标，将该张图像的单一基色的像 素值复制到一个数组中，再将该图像中心点的坐标与数组当成一个对象一起存到该图像资源 文件中，直到所述工件的所有图像都读取完为止，所述数组是用来暂存每一图像的单一基色 的像素值。
4.如权利要求l所述的图像离线处理系统，其特征在于，所述图像合 并模块包括逻辑矩形计算子模块，用于根据每一个图像的高度及宽度、该图像的中心坐标转换得 到一个像素单位矩形rcB，再根据其中心坐标将每一个rcB合并得到一个大逻辑矩形rcA，其中该大逻辑矩形rcA的长为a、宽为b，每一像素单位矩形rcB的长为c、宽为d;该逻辑矩形计算子模块还用于将该大逻辑矩形rcA按照比例S縮小映射而成位图rcC，其 中S等于a/c与b/d中较大的值；像素单位矩形添加子模块，用于将上述转换得到的每一个像素单位矩形rcB按比例S縮 小映射而成位图rcD，并将縮小后得到的每个位图rcD添加至rcC中得到一张合并的全局图。
5.如权利要求4所述的图像离线处理系统，其特征在于，所述计算子 图像模块计算并返回用户在全局图上所选择元素所在位置的子图像是通过计算该位置在rcA 上的映像ptB，以该ptB为中心构造矩形rcE，其中rcE的尺寸大小为rcA的l/S，再将矩形rcE 转换成相对实际机械坐标的矩形rcF，将每一张像素单位矩形rcB与矩形rcF的交集矩形rcG复 制至矩形rcF，将该得到的交集矩形rcG合并成选择元素所在位置的子图像，并利用边缘平均 法对该合并得到的子图像去毛边。
6.如权利要求l所述的图像离线处理系统，其特征在于，该系统还包 括编程模块，用于当用户启动学习模式时，记录用户进行的每一个量测的动作并生成量测程 序。
7.一种图像离线处理方法，利用电脑处理从影像量测机台获取的同 一工件不同部分的图像，其特征在于，该方法包括步骤存储从电脑的图像撷取卡获取的所述工件不同部分的图像到一个图像资源文件中，该 图像资源文件包括图像的宽度及高度信息，每一张图像名称、中心点坐标及像素值；打开该图像资源文件，依据该文件中的各个图像的中心坐标将该多个图像合并得到一 张该工件的全局图；当用户在所述全局图上选择元素进行量测时，根据需要建立新的坐标系，并记录显示 所创建的每一个坐标系；计算并返回所选择元素所在位置的子图像，用户对该返回的子图像进行量测处理。
8.如权利要求7所述的图像离线处理方法，其特征在于，所述存储所 述工件不同部分的图像到一个图像资源文件中包括步骤读取图像撷取卡内存中的图像；将该图像单一基色的像素值复制到一个数组中；获取该图像中心点坐标；将该图像中心点坐标与该数组当成一个对象一起存到该图像资源文件中； 将该图像的图像名称存储到所述图像资源文件中，并与所述对象一一对应；重复上述步骤，直到所有图像存储完毕；将图像的宽度与高度信息存储到所述图像资源文件中。
9.如权利要求7所述的图像离线处理方法，其特征在于，所述将图像 资源文件中的图像合并成全局图包括步骤计算一个大逻辑矩形，该大逻辑矩形是将图像资源文件中的每一图像转换成像素单位 矩形并将其合并而成；计算大逻辑矩形的縮小比例S;构造返回的位图rcC ，该位图rcC是由大逻辑矩形按比例S縮小映射而成的； 打开位图rcC并将位图rcC清成背景色；读取一张图像的像素单位矩形rcB，将该rcB按照上述比例縮小，重复该步骤直到所有 的rcB读取完毕；将縮小后得到的每一个图像添加至图像rcC得到一张合并后的全局图。
10.如权利要求9所述的图像离线处理方法，其特征在于，所述计算 大逻辑矩形包括步骤从图像资源文件中获取图像的高度及宽度信息； 读取任一张图像；读取该图像的中心坐标，并将其转换为像素单位，该图像的中心坐标以尺寸单位存储 在图像资源文件中；构造该图像的像素单位矩形；重复上述步骤直到该图像资源文件中的所有图像读取完毕； 将得到的所有像素单位矩形进行合并，得到所述大逻辑矩形。
11.如权利要求9所述的图像离线处理方法，其特征在于，计算并返 回所选择元素所在位置的子图像包括步骤计算所选择元素所在位置在大逻辑矩形上的映像；以该映像为中心构造矩形rcE，其中rcE的尺寸大小为大逻辑矩形的1 /S;将矩形rcE转换成实际机械坐标系的矩形rcF;读取任一张图像的像素单位矩形；计算该像素单位矩形与矩形rcF的交集矩形rcG;复制该交集矩形rcG至矩形rcF;重复上述读取像素单位矩形、计算交集矩形rcG及复制交集矩形rcG的步骤，直到所有像素单位矩形读取完毕；利用边缘平均法将上述复制所有交集矩形rcG至rcF而合并成的所选择元素所在位置的 子图像去毛边。
全文摘要
一种图像离线处理方法，利用电脑处理从影像量测机台获取的同一工件不同部分的图像。该方法包括步骤存储从电脑的图像撷取卡获取的工件不同部分的图像到一个图像资源文件，该图像资源文件包括图像的宽度及高度信息，每一张图像名称、中心点坐标及像素值；打开该图像资源文件，依据该文件中的各个图像的中心坐标将该多个图像合并得到一张该工件的全局图；当用户在所述全局图上选择元素进行量测时，根据需要建立新的坐标系，并记录显示所创建的每一个坐标系；计算并返回所选择元素所在位置的子图像，对该返回的子图像进行量测处理。本发明还提供一种图像离线处理系统。利用本发明减少了图像存储空间也解决了大尺寸工件及大量量测工作占用机台的时间。
文档编号G01C11/00GK101275831SQ200710200328
公开日2008年10月1日 申请日期2007年3月26日 优先权日2007年3月26日
发明者孙小超, 张旨光, 袁忠奎 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司