一维形貌检测结果的倾斜校正

    0 引言

    形貌检测在机械加工和科学实验中有非常广泛的应用.在形貌检测的过程中,由于操作不当、设备的机械特性或待检测样品自身的原因往往导致实际检测结果曲线与理想曲线之间存在较大差异,需要对之进行自动或手工较正.

    1 形貌检测

    形貌一般指物体的表面形貌,即物体在形成的过程中由多种因素综合作用而形成物体的表面几何特征:包括粗糙度、波纹度、形状误差及加工纹理等.形貌检测就是对物体的上述特征进行检测.本文中所指的一维形貌检测是针对机械加工产品而言的,即为保证产品质量而进行的出厂检测,以确定产品与设计标准规格的差别.

    在形貌检测过程中由于各种原因往往导致检测结果曲线与理想曲线之间有较大差异,实际的结果曲线要绕某一直线或某坐标轴旋转一定的角度后才能接近理想的检测曲线.倾斜校正分为整体校正和局部校正,因其原理相同,本文只讨论整体校正.

    2 倾斜校正

    2.1 校正公式

    倾斜校正一般是将除去背景的图形整体(或部分)绕固定轴或坐标轴旋转一定角度后形成新的图形.将二维图形旋转一定角度可根据计算机图形学中的图形旋转原理得到如公式1所示的变换矩阵[1]:

    2.2 校正结果处理

    在不考虑观察者的情况下,只需将图形以X轴作为基线,以原点O为中心旋转H度即可实现校正.对于以某一直线为基准进行的校正,可以将该直线平移至坐标原点,考察其与X轴间的夹角即可,与本文中讨论的校正原理相同,在此不作论述.

    为便于观察者观察形貌检测的结果,需要根据屏幕窗口的大小将观察与校正后的结果进行适当的缩放,这样观察者对检测和校正后的结果可以有总体的把握.为保证校正后的图像不失真,要根据原始采样数据进行屏幕适应缩放后再采用公式1进行旋转,之后再进行适当的处理即可完成校正工作.

    2.3 缩放及校正

    原始数据的放大.在进入校正过程前将原始采样点对存入向量V=(X,Y)中,然后将向量V进行适应屏幕大小的缩放,其中X=(x1,x2,,,xn),Y=(y1,y2,,,yn).

    原始采样点对(xi,yi)的进行等比例缩放,放大倍数可根据实际情况调整.将整个屏幕宽度12等分,其中10份作为X轴记为TW,其它作为留白;Y轴根据X轴进行等比例缩放.设屏幕的宽度为P.Width,高度为P.Height.

    将修正后的采样次samCnts*Kst(samCnts为采样次数,Kst=5为经验采样宽度修正系数)对应的采样点平均分布到TW上,则宽度放大系数为:ast=TW/(mmx-mnx),其中mmx=max(xi),mnx=min(xi).放大前图形高度与宽度比R=(Hr*Kh)/(samCnts*Kst),其中Hr高度采样值,Kh=0.76为经验采样高度修正系数.由相似矩形可得放大后的高度TH=TW*(Hr*Kh)/(samCnts*Kst),则Y轴的放大系数asp=TH/(Hr*Kh).根据求得的X,Y轴缩放系数对原始数据向量V进行缩放后得到缩放后仍保存回向量V.