3D模型到测试对象的自动对准
专利汇可以提供3D模型到测试对象的自动对准专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种在 机器视觉 系统中将3D CAD模型对准到测试对象的方法，所述方法包括以下步骤：在模型窗口中定向3D CAD模型（204）；将测试对象以与3D模型的方位近似匹配的方位放置在运动台上（206）；利用摄像机拍摄测试对象的视频图像（208），并在与摄像机的观察轴 正交 的基准面中提取外围边界（210）；在对应基准面中提取3D模型的廓影边界（212）；使用拟合 算法 ，相对设置3D模型的廓影边界，以匹配测试对象的外围边界（214）；以及以在对应基准面内并沿观察轴为基准，将3D模型中的点的坐标与测试对象的对应点的坐标进行匹配（216）。，下面是3D模型到测试对象的自动对准专利的具体信息内容。
1.一种在机器视觉系统中将3D CAD模型对准到测试对象的方法，所述机器视觉系统具有坐标轴，所述坐标轴包括相机的观察轴，所述方法包括以下步骤：
在所述机器视觉系统的模型窗口中定向所述3D CAD模型，以用于暴露所述CAD模型与打算要测量的所述测试对象的特征相对应的特征；
将所述测试对象以与所述3D CAD模型的所述方位近似匹配的方位放置在所述机器视觉系统的台上；
利用所述相机拍摄所述运动台上的所述测试对象的图像，并在与所述相机的所述观察轴正交的基准面中提取外围边界；
在对应基准面中提取所述3D CAD模型的廓影边界；
使用拟合算法，在所述对应基准面中相对设置所述3D CAD模型的所述廓影边界，以匹配所述测试对象的所述外围边界；以及
以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准，将所述3D CAD模型中的点的坐标与所述测试对象的对应点的坐标进行匹配。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在对应基准面中提取所述3D CAD模型的廓影边界的所述步骤还包括以下步骤：
从所述CAD模型的3D三角形网格的所述可能的廓影边缘中收集所有所述线段；
使用所述相机的所述观察方向将所述可能的廓影线段投影到2D；
在所述线段上生成2D候选轮廓点；
生成测试点，每个测试点从与所述候选轮廓点之一匹配的第一位置到第二移位位置是可移动的；以及
确定所述移位位置中的每个测试点是否被所述CAD模型的所述3D三角形网格的相邻表面覆盖，其中与未被任何相邻表面覆盖的、第二移位位置中的所述测试点相对应的每个2D候选轮廓点是真实轮廓点。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括生成最小生成树的步骤，所述最小生成树具有在所述测试点上的边缘的集合，所述测试点在所述第二移位位置由相邻表面覆盖。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：丢弃所述最小生成树中比点生成密度更长的边缘的子集，其中所述最小生成树的边缘的剩余子集是所述3D CAD模型的真实轮廓线的段。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：使用拟合算法以将最小生成树边缘的所述剩余子集拟合到所述测试对象的所述外围边界。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述3D CAD模型包括由顶点连接的线，并且提取所述廓影边界的所述步骤包括在所述对应基准面中移除所述3D CAD模型的所述边界之内的所述线。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述3D CAD模型上选择要测量的特征；
基于所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标，自动地将所述台和所述相机中的至少一个平移到期望位置，所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标是以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准的；以及测量与所述CAD模型的所述选择的特征相对应的测试对象特征。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述3D CAD模型上选择要测量的特征；以及
在测量所述测试对象上的所述选择的特征之前，基于所述CAD模型的所述选择的特征的所述一个或多个点的所述坐标，相对于所述测试对象自动地对焦所述相机。
9.根据权利要求1所述的方法，其中利用所述相机拍摄所述运动台上的所述测试对象的图像的步骤包括使用摄像机提供以下项中的一项的步骤：（i）静止图像数据；以及（ii）来自视频流的帧的图像数据。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在利用所述相机拍摄所述运动台上的所述测试对象的所述图像之前，从背后照亮所述测试对象。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在所述3D CAD模型上选择要测量的特征；
基于所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标，自动地将所述运动台和所述相机中的至少一个平移到期望位置，所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标是以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准的；
自动地对焦所述相机；以及
测量与所述CAD模型的所述选择的特征相对应的测试对象特征。
12.一种利用以3D CAD模型为基准的机器视觉系统测量测试对象的不同特征的方法，包括以下步骤：
利用摄像机拍摄所述测试对象的视频图像；
在与所述摄像机的观察轴正交的基准面中，提取所述成像的测试对象的外围边界；
在对应基准面中相对设置所述3D CAD模型的廓影边界，以匹配所述测试对象的所述外围边界；
以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准，将所述3D CAD模型中的点的坐标与所述测试对象的对应点的坐标进行匹配；
在所述模型窗口内选择所述CAD模型的特征，并标识所述特征的一个或多个点的坐标；
以及
测量与所述模型窗口内的所述CAD模型的所述选择的特征相对应的测试对象特征。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：在测量所述测试对象特征之前，基于所述CAD模型的所述选择的特征的所述一个或多个点的所述坐标，改变所述摄像机相对于所述测试对象的焦点，所述坐标如以沿所述观察轴为基准。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：基于所述CAD模型的所述选择的特征的所述一个或多个点的所述坐标而改变所述测试对象的照明条件，所述坐标如以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：调整所述摄像机的所述视场（FOV），以虑及要测量的所述测试对象的所述特征位于所述视场（FOV）内。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：调整所述摄像机的所述景深（DOF），以虑及所述测试对象的整个外围边界保持焦点对准而不管所述外围边界是否在所述基准面附近。
17.根据权利要求15所述的方法，其中调整所述摄像机的所述视场（FOV）的所述步骤是自动的。
18.根据权利要求16所述的方法，其中调整所述摄像机的所述景深（DOF）的所述步骤是自动的。
19.一种利用以3D CAD模型为基准的机器视觉系统测量测试对象的不同特征的方法，包括以下步骤：
在所述3D CAD模型上选择要测量的特征；
基于所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标，自动地将所述运动台和所述相机中的至少一个平移到期望位置，所述3D CAD模型中与所述测试对象的对应点的坐标相匹配的点的坐标是以在所述对应基准面内并沿所述观察轴为基准的；
自动地对焦所述相机；以及
测量与所述CAD模型的所述选择的特征相对应的测试对象特征。
3D模型到测试对象的自动对准
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
而是，测试对象20的测量坐标与标称坐标近似地匹配。然后，用户可以从显示面板70模型中选取要测量的点。摄像机90可以被快速重新对焦以测量具有不同z坐标的特征，因为它们的近似z坐标从3D模型中是已知的。在一些配置中，用户也不需要改变用于要测量的测试部分
20特征的照明。这种定向过程使得可能仅通过从显示面板70的模型窗口中的3D CAD模型中选择特征来自动移动机器视觉系统10以测量测试部分20上的3D特征。
518、520、522、524、526从某些候选点500中生成。测试点512、514、516、518、520、522、524、
526被移位以确定测试点512、514、516、518、520、522、524、526在从候选点500位置移位时是否覆盖任何相邻表面。例如，当“A表面”的边缘上的点512、514分别向下移位到位置513、515时，点512、514不被任何相邻表面覆盖；类似地，当“B”表面的边缘上的点518、520分别向下移位到位置519、521时，点518、520不被任何相邻表面覆盖。因此，2D点518、520被确定为“真实”轮廓点。当与“A”表面和“B”表面接界的点522、524、526分别移位到位置528、530、532，或者分别移位到位置534、536、538时，它们分别被“B”表面和“A”表面覆盖。由于这些2D点522、
524、526被相邻表面覆盖，所以2D点522、523和526不被认为是“真实”轮廓点。如图7中所示，未被任何相邻表面覆盖的移位点被示为“真实”轮廓点506。当与“A”表面和“B”表面接界的点516被移位到位置517时，点516不被任何相邻表面覆盖，并且因此，该2D点516被确定为“真实”轮廓点。
308中所阐述，经由坐标分配器180，以在对应基准面内并沿观察轴为基准，将3D CAD模型中的点的坐标与测试对象的对应点的坐标进行匹配。因此，根据步骤310，用户可以在显示面板70的模型窗口内选择CAD模型的特征，并标识要测量的特征的一个或多个点的坐标。如步骤312中所阐述，然后选择与模型窗口内的CAD模型的所选择特征相对应的测试对象20的特征，并且系统10移动以测量测试对象20上的所选择特征。通常，使用相对大的视场（FOV）和相对大的景深（DOF），使得部分的边界是焦点对准的，该部分包括测试部分20的那些不在基准面附近的特征。例如，融合大视场多传感器测量系统的低放大率光路（其在Quality Vision International公司可获得）可以被设置为100 mm FOV和75 mm可用的DOF。一旦使用低放大率光路获得测试部分20的边界，用户就可以使用融合大视场多传感测量系统的高放大率f/5光路进行测试部分的特征测量。在示例性实施例中，FOV和DOF被自动设置。
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