基于MATLAB图像处理的齿轮零件测量技术_张海鹏

图像处理的计算量就会大大减小，而且灰度图像的
数据信息对我们的研究已经足够了，且大大提高了
计算的速度。利用 MATLAB 图像处理工具箱中的
rgb2gray 函数即实现将 ＲGB 图像转换为灰度图像，
程序如下：
img = imread（ ‘F： \ 资料 \ 齿轮． bmp’） ； % 读
取原图像齿轮． bmp 到矩阵 img
波。应用 MATLAB 软件中图像处理工具箱的函数
可以简化数字图像处理常用的技术和方法，从而提
1 齿轮图像的预处理
1． 1 图像灰度变换处理 本齿轮图像采用 24 位真彩色图像，其像素为
372 × 383 的数字图像，需要的数据量为 427428 字 节，在用模板匹配方法进行图像的识别时，所占用的 处理时间会很大，在后期处理时将会比较麻烦。所 以，要将需要处理的图像转化为 8 位 256 个灰度级 的图像。根据三基色原理，每一种光都可以分解成 ＲGB（ 红、绿、蓝） 三基色光，他们的值分别表示每种 基色 光 的 相 对 强 度［2］。所 谓 的 灰 度 图 像 是 指 在
Abstract： Based on the MATLAB image processing technology，this paper thorough introduces the method of using image processing，including gray transform，median filter，histogram equalization， binarization to preprocess Gear image and do the edge extraction of gear image with Canny operator，so the next measurement is carried according to the silhouette image． It proposes a simple non-contact measurement method to measure the dimension of each part of gear． The gear size measurement technique based on machine vision propsoed in this paper has important theoretical value and application prospects． Key words： MATLAB； image processing； gear measurement； edge detection
文章编号： 1009 － 2552（ 2015） 03 － 0065 － 05 DOI： 10. 13274 / j. cnki. hdzj. 2015. 03. 017
基于 MATLAB 图像处理的齿轮零件测量技术
张海鹏，陈洪武，田 铖，李洪亮
（ 上海海洋大学工程学院，上海 201306）
摘 要： 基于 MATLAB 图像处理技术，详细介绍了应用图像处理的方法 （ 图像灰度变换、中值 滤波、直方图均衡化、二值化） 对齿轮图像进行预处理并采用 Canny 算子进行齿轮图像的边缘 提取，根据图像的轮廓对齿轮进行下一步的测量。提出了一种简单的非接触测量方法来确定齿 轮各部分的尺寸。提出的基于机器视觉的齿轮尺寸测量技术具有重要的理论价值和应用前景。 关键词： MATLAB； 图像处理； 齿轮测量； 边缘检测 中图分类号： TP391. 41； TH124 文献标识码： A
影响，因此需要对灰度图像进行处理即增强高灰度
级程序如下： ap3 = imadjust（ img _0，［0． 3 0． 7பைடு நூலகம்，［0
1］，2） ； % 增强高灰度级
figure，imshow（ ap3） % 显示齿轮增强高灰度
图像． bmp，如图 1（ c） 所示。
1． 2 中值滤波
利用 MATLAB 语言程序实现数字图像中值滤
imshow （ img ） % 显 示 齿 轮 原 始 图 像，如 图
1（ a） 所示。
img_0 = rgb2gray（ img） ； % 将原图像转化为灰
度图像
Imshow（ img _0） % 显示齿轮原始灰度图像，
如图 1（ b） 所示。
由于直齿圆柱齿轮的原始图像的亮度不均匀，
齿轮的原始灰度图像会对以后的图像处理工作产生
Gear parts measurement technology based on the MATLAB image processing
ZHANG Hai-peng，CHEN Hong-wu，TIAN Cheng，LI Hong-liang
（ School of Engineering Science ＆ Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）
0 引言
齿轮作为传递运动和动力的基础零件，在工业 发展的历程中发挥了十分重要的作用。齿轮测量技 术也随着科学技术的发展而不断前进。由于传统的 机电式齿轮测量仪器（ 如齿轮测量中心、三坐标测 量机、齿轮综合误差检查仪等） 结构较复杂，价格较 昂贵，对使用和维护的技术要求也较高，因此限制了 其应用范围。随着数字图像处理技术的快速发展， 基于该技术的齿轮影像测量法越来越受到人们的重 视。该方法具有非接触测量、检测速度高、动态范围 大、信息量丰富、成本相对低廉等诸多优点，可广泛 应用于各种实时、在线的齿轮精密测量。Matlab 在 图像处理方面功能强大［1］，将其应用在齿轮测量工 作中意义重大。
收稿日期： 2014 － 04 － 09 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 51075258） ； 上海市自然科学基
金项目（ 09ZＲ1421800） 作者简介： 张海鹏（ 1988 － ） ，男，硕士研究生，研究方向为旋转机械
故障诊断。通讯作者： 陈洪武。
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ＲGB 三基色系统中，三个分量值 Ｒ = G = B［3］，这样，