本技术涉及精密仪器制造和精密测试计量技术领域,具体是一种基于UNet网络的微结构参数测量方法。首先,针对待测件的图像背景区域存在大量突出的纹理和划痕,采用了基于UNet网络的区域分割方法来提升分割的精度,克服噪声的影响。然后采集数据集并进行图像增强从而增强模型的泛化能力,通过水平翻转和垂直翻转丰富微结构的姿态,通过HSV色域随机变化,增强模型对不同光照环境的鲁棒性。分割得到目标区域之后进行边缘点提取进而进行拟合,由于加工缺陷的存在,在拟合之前需要剔除离群点。针对微孔结构的离群点剔除方式为:对边缘序列点进行连线,从而削去凸起的部分,最后取连通域最大的区域作为修复过后的特征区域;针对微沟槽结构的离群点剔除方式为:利用RANSAC算法进行多次迭代剔除,筛选出满足“正确解”的全部内点,再将符合最佳拟合的数据作为最小二乘法的输入进行拟合,可以更好地估计模型参数。本发明可以提高工件中微米级至毫米级的微孔和微沟槽的视觉测量精度。
背景技术
百微米级至毫米级阵列式微结构,在高端装备制造领域有着广泛的应用及广阔的发展前景。微孔和微沟槽在航空航天领域应用尤其广泛,尤其是微结构的尺寸以及几何特性对器件性能有着重要影响;除此之外,超精密测量技术的发展也制约着精密超精密加工技术的发展。针对这类微结构,视觉测量方法被广泛应用,主要步骤就是先进行区域分割再进行边缘提取,最后进行几何参数的拟合与计算。
其中,图像分割是较为关键的一步。最早发展的图像分割算法主要是基于图像的底层特征,这些特征有轮廓、边缘、颜色、纹理和形状等,主要代表算法是基于阈值的图像分割和基于区域的图像分割。上述方法主要依据图像的像素进行分割,也可以利用图像的特征向量,常用的方法有基于聚类算法的图像分割和基于分类器的图像分割。当已知图像的先验知识时,可以根据已知或假设的目标形状,使用模板匹配、形变模型等,将图像划分为符合形状先验的区域,这类方法称之为基于形状先验的方法。除此之外,随着各学科的发展,出现了基于小波变换的图像分割算法、基于图论的图像分割算法、基于能量泛函的分割方法。但上述传统方法无法同时兼顾图像的底层特征和语义信息,容易将图片中底层特征与目标接近的区域误分割。同时,在加工过程中,刀具会在工件面上留下划痕,在高倍放大镜头下呈现参差不齐的形貌,直接拟合会导致测量结果不准。针对上述问题,本发明提供了一种基于UNet网络的微结构参数测量方法。
实现思路