(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211359622.4 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 北京科技大 学 地址 100083 北京市海淀区学院路3 0号 (72)发明人 杨朝霖　熊华德　张勇军　郭强　 肖雄　张飞　 (74)专利代理 机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 1 1237 专利代理师 张仲波 (51)Int.Cl. G06T 7/60(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/62(2017.01) (54)发明名称 一种适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法 (57)摘要 本发明涉及机器视觉技术领域， 特别是指一 种适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 包括： S1、 采集钢管轮廓数据， 获取输入样本点集； S2、 设置 椭圆拟合算法的参数； S3、 移除样本点集中分布 密集的样本点， 包括： S32、 当样本点数 大于移 除样本点的下限值 ， 则将样本点集中的所有样 本点按照样 本点的横坐标从小到大排序， 将排序 后的样本点集平均划分为 个整数段； S33、 删除分段后的样本点集的每段中的一个样 本点， 并更新样本点集的样本点数和操作子集的 样本点数； S4、 通过截断最小二乘算法对样本点 进行循环迭代， 得到代数参数矩阵； S5、 拟合钢管 轮廓的椭圆。 本发明拟合钢管轮廓的椭圆外形， 能够提高钢管外形尺寸的检测精度和效率。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115409885 A 2022.11.29 CN 115409885 A 1.一种适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 所述椭圆拟合方法包括如下 方法步骤： 步骤S1、 采集钢管轮廓数据， 获取输入样本点 集； 步骤S2、 设置椭圆拟合算法的参数， 其中， 椭圆拟合算法的参数包括： 样本点集的样本 点数 ， 总循环次数 ， 当前循环次数 ， 操作子集的样本点数 和移除样本点的下限 值 ； 步骤S3、 移除样本点 集中分布密集的样本点， 包括： 步骤S31、 判断样本点数 与移除样本点的下限值 的大小； 步骤S32、 若样本点数 大于移除样本点的下 限值 ， 则将样本点集中的所有样本点按 照样本点的横坐标从小到大排序， 将排序后的样本点 集平均划分为 个整数段； 步骤S33、 删除分段后的样本点集的每段中的一个样本点， 并更新样本点集的样本点 数， 同时， 更新操作子集的样本点数； 步骤S4、 通过截断最小二乘算法对样本点进行循环迭代， 得到代数参数矩阵； 步骤S5、 将得到的代数参数矩阵转 化为几何参数， 拟合钢管轮廓的椭圆。 2.根据权利要求1所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 在步骤S1 中， 通过在钢管周围安装三 台相互间隔120 °角的检测相机， 对钢管整个表面360度的检测， 采集钢管轮廓数据； 提取采集的钢管轮廓数据中， 每个点的横坐标和纵坐标， 获取输入样本点集： 。 3.根据权利要求1所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 在步骤S2 中， 操作子集样本点数 。 4.根据权利要求1所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 在步骤S33 中， 更新后的样本点 集的样本点数为 ， 更新后的操作子集的样本点数 。 5.根据权利要求4所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 步骤S4包括 如下方法步骤： 步骤S41、 比较当前循环迭代的循环次数 与总循环次数 ； 步骤S42、 若当前循环次数 小于总循环次数 ， 则随机选取更新后样本点集中的 个 样本点作为操作子集， 并设置上个次循环 得到的拟 合误差 、 当前次循环得到的 拟合误差 ， 以及次循环次数 ； 并且， 根据更新后样本点 集的所有样本点构造第一矩阵 ， 并创建第二矩阵 ； 步骤S43、 次循环次数 ， 令上个次循环得到的拟合误差 当前次循 环得到的拟合误差 ， 计算当前操作子集对应的代数参数矩阵 ， 并更新操作子集， 以及重新计算当前次循环得到的拟合 误差 ；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115409885 A 2其中， 操作子集对应的代数参数矩阵 中的参数构成椭圆的一般二次曲线形式的代数 方程； 其中， 当前操作子集对应的代数参数矩阵 通过如下方法计算： 利用当前操作子集构造 第三矩阵 ， 通过计算广义特征值问题 ， 得到当前操作 子集对应的代数 参数矩阵 ， 其中， 为第三矩阵 的转置矩阵， 为求数， 为第二矩阵。 6.根据权利要求5所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 利用当前操 作子集对应的代数参数矩阵 ， 计算更新后样本点集的所有样本点在当前操作子集对应的 代数参数矩阵 下对应的拟合残差矩阵 ， 其中， 为第一矩阵， 为操作子集对应的代数参数矩阵。 7.根据权利要求6所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 将拟合残差 矩阵 的各个参数按照绝对值从小到大的顺序排序， 得到更新残差矩阵 ， 将更新残差矩阵 的前 个参数对应的样本点作为操作子集的样本点， 更新操作子 集； 计算更新残差矩阵 的前 个参数的绝对值之和， 作为更新当前次循环得到的拟合误 差 。 8.根据权利要求5所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 步骤S4还包 括如下方法步骤： 步骤S44、 比较上个次循环得到的拟合误差 与当前次循环得到的拟合误差 的大小； 步骤S45、 若次循环次数 ， 并且上个次循环得到的拟合误差 ≤当前次 循环得到的拟合 误差 ， 则将上个次循环得到的拟合误差 ， 以及上个次循环得到的拟合误差 下操 作子集对应的代数参数矩阵 ， 作为本次循环的结果， 并且当前循环次数 。 9.根据权利要求8所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 步骤S4还包 括如下方法步骤： 步骤S46、 将 次循环中拟合误差最小时操作子集对应的代数参数矩阵 ， 作为用于转 换为几何参数的代数参数矩阵， 其中， 为总循环次数。 10.根据权利要求1所述的适于钢管轮廓测量的椭圆拟合方法， 其特征在于， 在步骤S5 中， 将得到的代数参数矩阵转化为椭圆的中心横坐标 、 中心纵坐标 、 长半轴 、 短半轴 及长半轴朝向角 的椭圆几何参数， 拟合钢管轮廓的椭圆。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115409885 A 3