农业机械学报

作者：张静，赵文辉，杜坡，赵文珍，张明

单位：沈阳工业大学,沈阳工业大学,沈阳工业大学,沈阳工业大学,沈阳工业大学,

关键词：视觉测量;直纹曲面模型;边缘定位;sigmoid;亚像素

基金：国家自然科学基金项目（52005344）、辽宁省科技厅面上项目（2022-MS-271）和国家重点研发计划项目（2020YFC2006701）

针对现有亚像素边缘定位算法复杂难解、检测精度不高和计算速度较慢等问题，本文提出一种基于直纹曲面模型的边缘检测算法。采用sigmoid曲面模型代替传统高斯积分曲面模型表征测量图像边缘，利用模型反函数可求特性，在获取像素级边缘的基础上，对像素级边缘灰度矩阵进行对数变换，对变换后矩阵元素进行光强补偿，从而标定图像饱和度不足或过盈带来的误差。搭建视觉测量系统，采用背光源照明的方式获取清晰的测量图像，使用点阵标定板确定像素当量Ar为19.4721μm/像素，应用量块标定出光强补偿系数ΔLs为0.13。量块边缘定位误差试验结果表明，相比于高斯曲面拟合算法，基于直纹曲面模型的边缘检测算法定位亚像素边缘更平滑，直线度误差为0.6μm，相同软硬件条件下计算效率提升3.3倍，测量精度从3.3μm提升到1μm。将本文算法应用于内齿轮齿廓总偏差测量，采集齿轮图像后定位出齿圈外圆弧和内齿轮齿廓亚像素边缘点，由外圆弧边缘点确定内齿轮中心，计算齿廓边缘点初始相位角，根据齿廓总偏差计算模型计算出齿廓总偏差，其误差均低于国家标准最大允许值，表明该视觉边缘定位算法可以应用于高精度机械零件测量。

来源：2025年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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