20、图像测量与形状检查技术详解

图像测量与形状检查技术详解

1. 简单测量基础

1.1 质心测量

在空间离散的数字线中，质心测量是一项重要的基础操作。例如，某条数字线的中心点在表中以粗体显示为 (11; 7)。假设线的端点是精确的，其真实质心位于 (11.5; 6.5)，通过平均计算得到的质心为 (11.4; 6.59)，仅与真实质心相差 0.1 像素。质心测量对光照变化具有很强的鲁棒性，非常适合用于校准。如图所示，当曝光变化时，两个孔的半径在 5.5 到 7.5 像素之间变化，而质心距离的变化范围小于 0.2 像素。

1.2 轮廓距离测量

除了物体质心之间的距离，物体外轮廓之间的距离也常常是关注的重点。然而，如何定义这种轮廓距离是一个问题。由于轮廓由多个点组成，根据测量点的选择不同，存在多种可能的轮廓距离。
- 最小和最大轮廓距离 ：选择轮廓上最接近或最远的点，可以得到轮廓之间的最小或最大距离。例如，电路板上路径导体之间的隔离宽度，或螺纹的芯直径，都可以通过测量轮廓之间的最小距离来确定；而螺纹的外径则可以通过最大距离来确定。
- 计算复杂度 ：计算轮廓距离比测量质心距离要复杂得多。需要计算一个轮廓的每个像素与另一个轮廓的每个像素之间的距离，然后选择最小或最大值。在某些情况下，计算轮廓距离的时间几乎是计算质心距离的五倍。
- 简化计算条件 ：如果物体是凸的（即连接轮廓上任意两点的直线完全在物体内部），则可以只使用远离另一个物体一侧的轮廓部分来确定最大距离。但如果物体形状复杂，可能相互包含，则难以进行简化。

1.3 其他距