基于机器视觉轮廓提取的平滑处理算法
2021年电子技术应用第4期
李建鑫1，陈 鸿2，王晋祺1
1.中北大学 仪器与电子学院，山西 太原030051；2.上海无线电设备研究所，上海201109
摘要： 在利用机器视觉提取眼镜镜片轮廓过程中会有环境干扰光造成误差，影响轮廓的光顺与精度。为了修复此误差，提出了一种新的拟合算法：先寻找特征剔除受环境干扰光影响的轮廓部分，然后对被剔除的部分进行基于三次B样条曲线的保形插值。实验结果表明，经过该平滑拟合算法的处理，基于机器视觉的轮廓提取系统提取的标准圆轮廓数据的最小二乘圆拟合的均方差减少了80%～90%,圆度误差减少了70%～80%，说明该拟合算法能显著提高系统提取的轮廓数据的光顺与精度。
中图分类号： TP301.6
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200689
中文引用格式： 李建鑫，陈鸿，王晋祺. 基于机器视觉轮廓提取的平滑处理算法[J].电子技术应用，2021，47(4)：116-120，131.
英文引用格式： Li Jianxin，Chen Hong，Wang Jinqi. A smoothing algorithm based on machine vision contour extraction[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：116-120，131.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200689
中文引用格式： 李建鑫，陈鸿，王晋祺. 基于机器视觉轮廓提取的平滑处理算法[J].电子技术应用，2021，47(4)：116-120，131.
英文引用格式： Li Jianxin，Chen Hong，Wang Jinqi. A smoothing algorithm based on machine vision contour extraction[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(4)：116-120，131.
A smoothing algorithm based on machine vision contour extraction
Li Jianxin1，Chen Hong2，Wang Jinqi1
1.School of Instrument and Electronics，North University of China，Taiyuan 030051，China； 2.Shanghai Radio Equipment Research Institute，Shanghai 201109，China
Abstract： In the process of extracting the outline date of eyeglass lens by machine vision, ambient light interference causes errors and affects the smoothness and accuracy of the outline. To solve the error, a new fitting algorithm is proposed. Firstly, it removes the contour part disturbed by ambient light. Then, it performs shape-preserving interpolation based on cubic B-spline curve for the removed part. The experimental results show that after processing by the fitting algorithm, the least squares circle fitting mean square deviation of the standard circle contour data extracted by the machine vision-based contour extraction system is reduced by 80% to 90%, and the roundness error is reduced by 70% to 80%, indicating that the fitting algorithm significantly improves the smoothness and accuracy of the contour data extracted by the system.
Key words : smooth processing；curve fitting；B-spline curve；shape preserving interpolation；feature extraction
0 引言
近年来，基于机器视觉的眼镜镜片轮廓提取系统因为其优良的效率与成本而被市场快速推广[1]。然而在利用机器视觉提取镜片轮廓过程中，会有难以避免的环境干扰光造成误差，严重影响提取的镜片轮廓数据的光顺与精度。
B样条曲线拟合的定义一般是指：给定一组已知的数据点，要求寻找一条B样条曲线逼近或通过这些数据点[2]。对B样条曲线拟合问题的研究在高精加工领域有着非常重要的地位，有诸多学者取得了大量卓有成效的成果[3-4]。目前最小二乘法使用最普遍的B样条曲线拟合方法，目标是极小化各个数据点与所拟合的B样条曲线上的对应点的距离平方和[2]。然而由环境干扰光造成的误差总是集中分布，且偏差的方向总是向内，不适合使用最小二乘法进行拟合。
本文针对环境干扰光造成的镜片轮廓上的误差进行了特征分析，并结合镜片轮廓为凸曲线的特征，给出了专门适用的基于三次B样条曲线拟合的方法：首先依据一定的特征剔除受环境干扰光影响产生误差的轮廓段；然后使用基于三次B样条曲线的保形插值算法对被剔除的轮廓部分进行插补。最后通过实验实现了对该算法提高数据精度效果的量化分析，验证了该算法对环境干扰光造成的误差有着显著的修复效果。
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作者信息：
李建鑫1，陈 鸿2，王晋祺1
(1.中北大学 仪器与电子学院，山西 太原030051；2.上海无线电设备研究所，上海201109)
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