视觉测量实验报告.docx
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视觉测量实验报告
实验报告
实验名称典型零件尺寸的图像处理与视觉测量
专业班级测控
学号2009013003
姓名侯爵
指导教师刘力双
实验目的：
通过本实验，给学生提供边学习边实践的机会，应用平时所学的知识，通过一些编程软件处理一些图像，观察处理之后的效果，可以巩固所学知识，提高学生的动手能力和编程水平。
实验要求：
已修过《数字图像处理》和《视觉测量技术》课程。
实验报告要求：
每人提交一份电子版实验报告，报告内容包括：
封皮，实验要求，实验思路和过程，实验结果，实验遇到的问题及解决方法，附上程序。
实验内容：
采用MATLAB或VC++编制程序，实现图像中尺寸参数的测量。
必做：
（1）求图1中直线的参数方程，按照y=kx+b的形式给出。
（难度：
**）（思路：
先提取出边缘点，然后用边缘点拟合直线）
图1求出图中直线的参数
clc;
clear;
closeall;
I=imread（'straight_line.jpg'）;%读取图像
I1=im2double（I）;%将彩图序列变成双精度
I2=rgb2gray（I1）;%将彩色图变成灰色图
[thr,sorh,keepapp]=ddencmp（'den','wv',I2）;
I3=wdencmp（'gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp）;%小波除噪
%I4=medfilt2（I3,[99]）;%中值滤波
%I5=imresize（I4,0.3,'bicubic'）;%图像大小
%I6=imresize（I2,0.3,'bicubic'）;%图像大小
BW1=edge（I3,'sobel'）;%sobel图像边缘提取
[y,x]=find（BW1）;
m=polyfit（x,y,1）;
yy=polyval（m,x）;
%k=（yy
（1）-m）/x
（1）;
func=['y=',num2str（m
（2））,'+',num2str（m
（1））,'*x'];
subplot（1,2,1）;%图划分为一行三幅图，第一幅图
imshow（I2）;%绘图
title（'原始图像'）;%标注
subplot（1,2,2）;%第二幅图
imshow（I3）;title（'消噪后图像'）;
%subplot（1,3,3）;%第三幅图
%imshow（I4）;title（'中值滤波图像'）;
figure;生成窗口
subplot（1,2,1）;
imshow（BW1）;
title（'Sobel算子'）;
subplot（1,2,2）;
imshow（I3）;
holdon;
plot（x,yy,'r-','linewidth',2）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
text（x
（2）,yy
（1）+5,func）;
title（'拟合直线'）;%标注
（2）按照拟合法求图2中圆的参数，即给出圆心位置和半径。
（难度：
**）（思路：
先提取出边缘点，然后用边缘点拟合圆）
图2求出图中圆的圆心位置和半径
clc;
clear;
closeall;
I=imread（'circle.jpg'）;%读取图像
I1=im2double（I）;%将彩图序列变成双精度
I2=rgb2gray（I1）;%将彩色图变成灰色图
[thr,sorh,keepapp]=ddencmp（'den','wv',I2）;
I3=wdencmp（'gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp）;%小波除噪
BW1=edge（I3,'sobel'）;%sobel图像边缘提取
[y,x]=find（BW1）;
subplot（1,2,1）;%图划分为一行三幅图，第一幅图
imshow（I2）;%绘图
title（'原始图像'）;%标注
subplot（1,2,2）;%第二幅图
imshow（I3）;title（'消噪后图像'）;
figure;生成窗口
subplot（1,2,1）;
imshow（BW1）;
title（'Sobel算子'）;
N=length（x）;
x1=0;
x2=0;
x3=0;
y1=0;
y2=0;
y3=0;
x1y1=0;
x1y2=0;
x2y1=0;
fori=1:
N
x1=x1+x（i）;
x2=x2+x（i）*x（i）;
x3=x3+x（i）*x（i）*x（i）;
y1=y1+y（i）;
y2=y2+y（i）*y（i）;
y3=y3+y（i）*y（i）*y（i）;
x1y1=x1y1+x（i）*y（i）;
x1y2=x1y2+x（i）*y（i）*y（i）;
x2y1=x2y1+x（i）*x（i）*y（i）;
end
C=N*x2-x1*x1;
D=N*x1y1-x1*y1;
E=N*x3+N*x1y2-（x2+y2）*x1;
G=N*y2-y1*y1;
H=N*x2y1+N*y3-（x2+y2）*y1;
a=（H*D-E*G）/（C*G-D*D）;
b=（H*C-E*D）/（D*D-G*C）;
c=-（a*x1+b*y1+x2+y2）/N;
A=a/（-2）;%x坐标
B=b/（-2）;%y坐标
R=sqrt（a*a+b*b-4*c）/2;
subplot（1,2,2）;
imshow（I3）;
holdon;
X=（A-R）:
0.1:
（A+R）;
fori=1:
（2*10*R+1）;
Ya（i）=sqrt（R^2-（X（i）-A）^2）+B;
Yb（i）=-sqrt（R^2-（X（i）-A）^2）+B;
end
a=length（X）;
fori=1:
a
xx（i）=X（a+1-i）;
yy（i）=Yb（a+1-i）;
end
X=[Xxx];
Y=[Yayy];
plot（X,Y,'r-','linewidth',2）;
func=[num2str（R）,'^2=（x-',num2str（A）,'）^2+（y-',num2str（B）,'）^2'];
text（5,140,func）;
text（5,155,['R=',num2str（R）]）;
text（5,170,['圆心坐标（',num2str（A）,',',num2str（B）,'）']）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
title（'拟合圆'）;
（3）按照拟合法求图3中圆弧的参数，即给出圆心位置和半径。
（难度：
**）（思路：
先提取出边缘点，然后用边缘点拟合圆）
图3求出图中圆弧的圆心位置和半径
clc;
clear;
closeall;
I=imread（'half_circle.jpg'）;%读取图像
I1=im2double（I）;%将彩图序列变成双精度
I2=rgb2gray（I1）;%将彩色图变成灰色图
[thr,sorh,keepapp]=ddencmp（'den','wv',I2）;
I3=wdencmp（'gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp）;%小波除噪
BW1=edge（I3,'sobel'）;%sobel图像边缘提取
[y,x]=find（BW1）;
subplot（1,2,1）;%图划分为一行三幅图，第一幅图
imshow（I2）;%绘图
title（'原始图像'）;%标注
subplot（1,2,2）;%第二幅图
imshow（I3）;title（'消噪后图像'）;
figure;
subplot（1,2,1）;
imshow（BW1）;
title（'Sobel算子'）;
N=length（x）;
x1=0;
x2=0;
x3=0;
y1=0;
y2=0;
y3=0;
x1y1=0;
x1y2=0;
x2y1=0;
fori=1:
N
x1=x1+x（i）;
x2=x2+x（i）*x（i）;
x3=x3+x（i）*x（i）*x（i）;
y1=y1+y（i）;
y2=y2+y（i）*y（i）;
y3=y3+y（i）*y（i）*y（i）;
x1y1=x1y1+x（i）*y（i）;
x1y2=x1y2+x（i）*y（i）*y（i）;
x2y1=x2y1+x（i）*x（i）*y（i）;
end
C=N*x2-x1*x1;
D=N*x1y1-x1*y1;
E=N*x3+N*x1y2-（x2+y2）*x1;
G=N*y2-y1*y1;
H=N*x2y1+N*y3-（x2+y2）*y1;
a=（H*D-E*G）/（C*G-D*D）;
b=（H*C-E*D）/（D*D-G*C）;
c=-（a*x1+b*y1+x2+y2）/N;
A=a/（-2）;%x坐标
B=b/（-2）;%y坐标
R=sqrt（a*a+b*b-4*c）/2;
subplot（1,2,2）;
imshow（I3）;
holdon;
X=（A-R）:
0.1:
（A+R）;
fori=1:
（2*10*R+1）;
Ya（i）=sqrt（R^2-（X（i）-A）^2）+B;
Yb（i）=-sqrt（R^2-（X（i）-A）^2）+B;
end
a=length（X）;
fori=1:
a
xx（i）=X（a+1-i）;
yy（i）=Yb（a+1-i）;
end
X=[Xxx];
Y=[Yayy];
plot（X,Y,'r-','linewidth',2）;
func=[num2str（R）,'^2=（x-',num2str（A）,'）^2+（y-',num2str（B）,'）^2'];
text（5,205,func）;
text（5,225,['R=',num2str（R）]）;
text（5,247,['圆心坐标（',num2str（A）,',',num2str（B）,'）']）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
title（'拟合圆弧'）;
（4）求图4中光斑的参数，即给出光斑中心和光斑大小。
（难度：
**）（思路：
采用重心法计算光斑中心，然后采用二阶矩法计算光斑大小）
图4求出图中光斑的中心和大小
clc;
clear;
closeall;
I=imread（'light_spot.jpg'）;%读取图像
I1=im2double（I）;%将彩图序列变成双精度
I2=rgb2gray（I1）;%将彩色图变成灰色图
[thr,sorh,keepapp]=ddencmp（'den','wv',I2）;
I3=wdencmp（'gbl',I2,'sym4',2,thr,sorh,keepapp）;%小波除噪
subplot（1,2,1）;%图划分为一行三幅图，第一幅图
imshow（I2）;%绘图
title（'原始图像'）;%标注
subplot（1,2,2）;%第二幅图
imshow（I3）;title（'消噪后图像'）;
[a,b]=size（I3）;
x=1:
b;
fori=1:
a
X（i,:
）=x;
end
y=1:
a;
y=y';
forj=1:
b
Y（:
j）=y;
end
A=I3.*X;
B=I3.*Y;
A_SUM=sum（A）;
B_SUM=sum（B）;
C_SUM=sum（I3）;
Xc=A_SUM/C_SUM
Yc=B_SUM/C_SUM
J=I3.*（（X-Xc）.^2）;
K=I3.*（（Y-Yc）.^2）;
J_SUM=sum（J）;
K_SUM=sum（K）;
ox=sqrt（J_SUM/C_SUM）;
oy=sqrt（K_SUM/C_SUM）;
Wx=2*ox;
Wy=2*oy;
R=（Wx+Wy）/2;
Xt=（Xc-R）:
0.1:
（Xc+R）;
fori=1:
（2*10*R+1）;
Ya（i）=sqrt（R^2-（Xt（i）-Xc）^2）+Yc;
Yb（i）=-sqrt（R^2-（Xt（i）-Xc）^2）+Yc;
end
a=length（Xt）;
fori=1:
a
xx（i）=Xt（a+1-i）;
yy（i）=Yb（a+1-i）;
end
XX=[Xtxx];
YY=[Yayy];
figure;
subplot（1,2,1）;
imshow（I3）;
holdon;
plot（XX,YY,'r-','linewidth',2）;
func=[num2str（R）,'^2=（x-',num2str（Xc）,'）^2+（y-',num2str（Yc）,'）^2'];
text（250,20,func）;
text（250,40,['R=',num2str（R）]）;
text（250,60,['圆心坐标（',num2str（Xc）,',',num2str（Yc）,'）']）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
title（'由所求参数得到的圆'）;
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