随着人们在科学研究领域的探索,对机器视觉和数字图像处理方面的需求逐渐加大,只有通过调整相机与待测物体的距离来获得广阔视野的图像,才能获得更加完整的图像信息。然而相机的分辨率是固定的,拍摄的照片又会受到镜头参数的影响,产生一定的畸变,使得依靠这种方式获取的图像无法满足实际工作需求。为了解决成像设备无法一次性拍摄出具有一定分辨率和视野范围的问题,本文根据数字图像处理技术作为主要手段,提出了一种针对中小模数的直齿圆柱齿轮数字图像的拼接方法。将中小模数的圆柱直齿轮的数字图像为拼接对象,采用相应的数字图像处理技术对数字图像采集系统所获取的齿轮数字图像进行一系列的预处理,提取出齿轮图像边缘像素点。然后通过编程软件编制出相应的程序,可以快速计算出两幅待拼接齿轮图像的圆心坐标以及所需旋转角度,最后对图像进行配准,实现对齿轮数字图像的拼接。首先对机器视觉技术、图像拼接技术及发展趋势做了简单介绍,以及几种经典的图像滤波方法和图像边缘检测算子。经过理论分析对比和实验验证,选择采用高斯滤波的方法来对数字图像进行预处理。本文采用Sobel算子对图像的梯度幅值进行计算,在适当的阈值下采用边缘追踪法提取齿轮图像外轮廓边缘。本文采用了一种基于三次样条插值法对齿轮图像的亚像素边缘进行定位。先采用三次样条插值的方法对齿轮图像进行细分放大,得到细分之后的亚像素边缘点,再利用高斯曲面拟合齿轮图像的亚像素边缘进行拟合,得到亚像素边界。对基于不同种图像拼接方法进行了分析对比,在基于特征角点的拼接方法中,提取了齿轮数字图像的Harris特征角点,并采用了改进的归一化互相关算法对特征点进行粗匹配,再用RANSAC方法对粗匹配的角点组进行筛选,得到精匹配点组,最终生成仿射矩阵,即获得两幅待配准图像的变换模型。在基于齿轮图像轮廓边缘的匹配中,先用边缘追踪法提取了基于图像梯度幅值的齿轮图像外轮廓边缘,再通过最小二乘法提取齿轮粗圆心并对齿顶分区域提取齿顶数据点,在齿轮理论半径的约束下对齿轮的精圆心进行拟合,圆心配准后对左右齿廓对应点的距离建立公式,求取最优旋转角度,完成图像拼接。实验表明,此种基于图像边缘的拼接方法能够实现对齿轮数字图像的高精度拼接,具有非常广泛的应用前景。