GB Z 26958.41-2011 产品几何技术规范(GPS).滤波.第41部分：形态学轮廓滤波器.圆盘和水平线段滤波器.pdf

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1、国串ICS 17.040.20 J 04 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z 26958.4 1-2011 /ISO/TS 16610-41 : 2006 产品几何技术规范CGPS)滤波第41部分:形态学轮廓滤波器圆盘和水平线段滤波器Geometrical Product Specifications CGPS)-Filtration一Part 41 : Morphological profile filters: Disk and horizontal segment filters (lSO/TS 16610-41: 2006 , IDT) 2012-03-01实施2011-0

2、9-29发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会视E马防伪GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41 :2006 目。吕GB/Z 26958(产品几何技术规范(GPS)滤波国家标准化指导性技术文件分为89部分，已转化为国家标准化指导性技术文件的有以下9部分:-第1部分:概述和基本概念;一第20部分:线性轮廓滤波器基本概念;第22部分:线性轮廓滤波器样条滤波器;第29部分:线性轮廓滤波器样条小波;第31部分:稳健轮廓滤波器高斯回归滤波器;第32部分:稳健轮廓滤波器样条滤波器;-一第40部分:形态学轮廓滤波器基本概念;一-第41部分:形态学轮

3、廓滤波器圆盘和水平线段滤波器;一一第49部分:形态学轮廓滤波器尺度空间技术。本部分为GB/Z26958的第41部分。本部分按照GB/Tl. 1 -2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用国际技术规范ISO/TS16610-41 :2006(产品几何技术规范(GPS)滤波第41部分:形态学轮廓滤波器圆盘和水平线段滤波器上为了便于使用，本部分做了如下编辑性修改:一国际技术规范的本部分一词改为指导性技术文件的本部分;一-删除了国际技术规范的前言和引言;-在技术内容和编写格式上与该国际技术规范一致。本部分由全国产品几何技术规范标准化技术委员会(SAC/TC240)提出并归口。本部分起草单位:上

4、海大学、中机生产力促进中心、华中科技大学。本部分主要起草人:李明、明翠新、王欣玲、刘晓军、王忠滨、陈景玉、李海斌。I 1 范围GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41 :2006 产品几何技术规范CGPS)滤波第41部分:形态学轮廓滤波器国盘和水平线段滤波器GB/Z 26958的本部分规定了用圆盘和水平线段构造元素计算包括包络滤波器在内的形态学滤波器的技术。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 18780. 1-2002

5、产品几何量技术规范(GPS)几何要素第1部分:基本术语和定义(idtISO 14660-1: 1999) GB/Z 26958. 1 -2011 产品几何技术规范(GPS)滤波第1部分:概述和基本概念(ISO/TS 16610-1: 2006 , IDT) GB/Z 26958.40-2011 产品几何技术规范(GPS)滤波第40部分:形态学轮廓滤波器基本概念CISO/TS16610-40: 2006 , IDT) 3 术语和定义GB/T 18780. 1、GBjZ26958. 1、GBjZ26958.40界定的术语和定义适用于本文件。4 形态学滤波器4.1 概述本部分描述的形态学滤波器由闵科

6、夫斯基操作定义，包括两种基本的形态学操作(膨胀和腐蚀)，以及两种次级形态学操作(开和闭)。开和闭操作算子也称形态学滤波器。任何能够实现闵科夫斯基和与差操作的技术，都可用于计算开和闭形态学滤波器及相应的包络滤波器。如果研究离散形态学滤波器，形态学滤波器的运算可以大大简化，本部分的其他部分将对此展开叙述。本部分正文主要介绍一般的计算方法。附录A和附录B介绍离散形态轮廓操作和轮廓滤波器的特定实现。遵循本部分的形态学滤波器将具有在4.3、4.4、4.5、4.6、5.1、5.2、5.3中所描述的特性。注:形态轮廓滤波器的关系:圆盘和水平线段滤波器与滤波矩阵模型的关系在附录B中给出。4.2 输入数据的离散

7、表示采样得到的轮廓数据由大小为的向量z表示，这就是轮廓的离散表示。为计算方便，假定采用间隔A的等距采样。z的第z元素Zi即为输入函数在il:.时的估计值。示例:给出一个长输入向盘前5个元素，z=-63.3，一65.0，-67.0，-70.4，一69.6，. . J，单位为m，间距A为0.5m，GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41 :2006 输入|句量很容易包含几千个元素。通过适当的插值运算，如简单的分片线性插值，可得到采样轮廓的连续表达式。图1所示为由离散向量z插值得到的连续表达式图形。说明:Y 500 200 -300 400 -500 0 X 采样问距，f

8、fi;Y 滤波轮廓，m。200 400 600 800 1000F 图1采样轮廓离散表达式作线性插值后的图形显示4.3 构造元素的离散表示如图2所示轮廓惊波中号采用圆盘作为构造元素。因其关于原点对称，可以只考虑它在第一象限的形状，井离散地表示为向量b。同理，如图3所示关于原点对称的水平线段，只考虑其右半部分，并用向量b离散表示。构造元素11)量b的氏度远小子输入向量z。为了计算方便，构造元素向;:b与输入向址z以相同的采样间距A采样。2 a) 完整形式b) 由于对称性在第一象限的简化表示注:例如，一个半径为2m的困盘的简化表示为b=2.0000; 1. 9365; 1. 7321; 1. 32

9、2 9;OJ，其中尺寸为m，采样间距为0.5，lffio在图2b)中，由于困盘的对称性，仅用第一象限的困弧表示。图2圄盘构造元素GB/Z 26958.41-2011/ISO月s16610-41:2006 a) 完整表现形式b) 由于对称性只由右半部分表示的简化表示注:一个总长4m的水平直线段的简化表示是b=O;O;O;O;O，其中尺寸单位m，采样问距=O.5mo在图3b)中，由于线段的对称性，仅用线段的右边表示。图3水平线段构造元素4.4 离散形态学滤波器一个离散滤波器以z和b作为输入，产生一个与输入z相同阵列长度的滤波输出，即滤波轮廓的离散表达式。膨胀和腐蚀运算的基本思想是将构造元素的原点移

10、动到输入轮廓的每一点，并对其求和，图4显示了圆盘构造元素做膨胀操作时在一些位置点上的情况。集合每一采样点上的极值点，即构成膨胀操作的输出。例如，在图4中，在所有圆盘位置确定之后，每一垂直线上最顶端的星号集合起来，它们的垂直坐标阵列即形成膨胀操作的输出。注:圆盘的中心定位在每一个输入点，星号是将圆上采样点坐标与输入点坐标(实点)相加的所有结果的最大高度。图4利用圄盘对膨胀操作说明闭和开滤波器能够按照特定的顺序采用膨胀和腐蚀操作计算。图5表示如何利用圆盘构造元素对一输入轮廓进行膨胀和腐蚀操作，图6和图7分别为开和闭滤波器的滤波结果。这些图中，输入函数和构造元素均采用0.5m的等间隔采样。一般而言，

11、膨胀和闭操作产生的输出是在输入轮廓的上部(扩展)，腐蚀和开操作所产生的输出在输入轮廓的下部(反扩展)。图8、图9和图10显示一个水平线段构造元素的操作结果。注:定位、求和及取极值的方法同样可以应用于表面离散形态学滤波器。3 GB/Z 26958.4 1-2011 /ISO/TS 16610-41: 2006 4 说明:X一-采样距离，Im;Y一一滤波轮廓，m;1-膨胀;2一-输入轮廓;3-腐蚀。Y 400 300 200 -300 o 100 200 :lOO 400 500 600 700 800 900 1 000 X 固5使用半径50m圆盘对输入轮廓进行膨胀与腐蚀操作的结果说明:X一一采

12、样间距，m;Y一一滤波轮廓，m;1 输入函数;2 输出。Y 400 300 200 100 、f飞/飞/-2 。-100 一-200- 300 o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 X 注:构造元素为半径是501m的圆盘。图6一个开滤波器的输入轮廓与输出轮廓GB/Z 26958.4 1-2011 /ISO/TS 16610-41: 2006 说明:x -采样问距，m;Y 滤波轮廓，ffi;1 输出;2 输入函数。Y 400 300 一200300 o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 0x 注:闭滤波器

13、也是包络滤波器。构造元素为半径50m的阿盘。图7一个闭滤波器的输入轮廓与输出轮廓Y 400 300 3 一200300 o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 X 说明:X 采样间距，ffi;Y 滤波轮廓，ffi;1 膨胀;2一一输入函数;3 腐蚀。图8输入轮廓及利用长度为100m的水平统段作为构造元素得到的膨胀轮廓与腐蚀轮廓5 GB/Z 26958.4 1-2011/IS0/TS 16610-41 :2006 说明:X一一采样间距，ffi;y-一一滤波轮廓，m1-输入函数;2输出。Y 400 300 200 100 。2 100 一200一30

14、0o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 X 注:构造元素是长度为100m的水平线段。说明:X 采样间距，ffi;Y 滤波轮廓，ffi;1一一输出;2 输入函数;y 400 300 200 100 。100 一200300 图9开滤波器的输入轮廓和输出轮廓o 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000 X 注:闭滤波器也是包络滤波器。构造元素是长度为100m的水平线段。图10闭滤波器的输入轮廓与输出轮廓4.5 离散包络滤波器离散包络滤波器与离散闭以及开滤波器相同。图7所示为输入轮廓及以圆盘为构造元素对其进行6

15、 a GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41:2006 包容滤波操作的输出结果D图10所示为将水平线段作为构造元素时得到的相似的结果。4.6 边界条件在4.2中提出将输入轮廓界定于有限区间内，并假定膨胀操作中输入轮廓在区间外负元穷大，这种无限延拓的方法类似于线性滤波研究中用到的零延拓技术。当对输入轮廓做膨胀操作时，输出结果将超出感兴趣的区间。只有感兴趣区间内的结果保留下来，而区间以外的输出视作负元穷大。在腐蚀操作中，区间之外以正元穷大处理。做腐蚀操作后，截取并保留区间内的结果作为输出结果。因为闭和开滤波器由膨胀和腐蚀操作定义，这些次级滤波器边界条件将自动处理。5

16、应用5. 1 固盘构造元素推荐嵌套指数(圆盘构造元素半径)从等比对数序列中选择。经验表明，比值为2的等比对数序列最佳。嵌套指数应大于或等于触针针尖半径，从以下序列值中选取:. ，1m，Zm，5 11m , 10 11m , 20 11m , 50 11m，100m，200 11m，500m，1 mm , 2 mm , 5 mm , 10 mm,. 该序列具有另一个优点，它与表面结构(见GB/T6062)以及形状规范(见GB/T24630. 2 , GB/T 2463 1. 2 ,GB/T 24632. 2 , GB/T 24633. 2)中推荐使用的测量触针半径一致。因此，用不同触针测量的表面

17、将有尺度重叠，可以直接进行比较。5.2 水平统段构造元素推荐嵌套指数(水平线段构造元素长度)从一等比对数序列中选择。经验表明，比值为2的等比对数序列最佳。嵌套指数应大于或等j二触针针尖平径，从以F序列值中选取:. ，1m，2m，5 I1 m , 10 11m , 20 11m , 50 11m，100m，200 11m，500m，1 mm , 2 mm , 5 mm , 10 mm,. 该序列具有另-个优点，它与推荐用于表面结构(见GB/T6062)测量的触到半径一致。因此，用不同触针测量的表面将有尺度重叠，可以直接进行比较。5.3 缺省形态学滤波器如果没有另外规定，缺省的轮廓形态学滤波器应为

18、采用圆盘构造元素的形态学滤波器。6 滤波器标识根据GB/Z26958的本部分内容，形态学轮廓滤波器的标识如下:闭滤波器开滤波器水平线段困盘FPMCH FPMCD 参见GB/Z26958. 1-2011第5章。FPMOH FP肌10D7 GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41 :2006 附录A(资料性附录)与滤波矩阵模型的关系滤波矩阵模型详见GB/Z26958. 1。GB/Z 26958的本部分是一个规范性文件，它涉及轮廓滤波器-形态学的栏中专用滤波器，在矩阵模型中的位置见图A.l。 线性的稳健的形态学的线性的稳健的形态学的基本概念第20部分第30部分第40部分第

19、60部分第70部分第80部分专用滤波器第2125部分第3135部分第4l45部分第6165部分第7l75部分第8185部分如何滤汲第2628部分第3638部分第4648部分第6668部分第7678部分第8688部分多分辨率第29部分第39部分第49部分第69部分第79部分第89部分a现在包含在第1部分巾。图A.1与滤波矩阵模型的关系8 GB/Z 26958.41-2011/ISO/TS 16610-41:2006 附录B(资料性附录)与GPS矩阵模型的关系GPS矩阵的全部详情见GB/Z20308 2006。B.1 本部分信息及其应用GB/Z 26958的本部分给出了用圆盘和水平线段构造元素进行

20、形态学操作和形态滤波的指南，同时也论述了对开放轮廓作进行形态滤波(包括包络滤波)的技术。B.2 在GPS矩阵中的位置GB/Z 26958的本部分是GPS综合标准，它影响GPS通用标准矩阵中所有标准链的链环3和链环5，如图B.l所示。B.3 相关的标准GPS 基础标准GPS综合标准GPS通用标准链环号1 2 尺寸距离半径角度与基准元关的线的形状与基准有关的线的形状与基准;无关的丽的形状与基准有关的面的形状-一方向位置因跳动全跳动基准粗糙度轮廓波纹度轮廓原始轮廓表面缺陷棱边图B.1在GPS矩阵中的位置相关的国家标准为图B.l所示标准链涉及的标准。3 4 5 6 一一一9 GB/Z 26958.4

21、1-2011/ISO/TS 16610-41 :2006 参考文献1 GB/T 6062 2009产品几何技术规范CGPS)表面结构轮廓法接触(触针)式仪器的标称特性2J GB/T 24630.2 2009 产品几何技术规范CGPS)平面度第2部分:规范操作集3J GB/T 24631. 2 2009 产品几何技术规范CGPS)直线度第2部分:规范操作集4J GB/T 21632. 2 2009 产品几何技术规范CGPS)圆度第2部分:规范操作集5J GB/T 24633. 2- 2009 产品几何技术规范CGPS)圆柱度第2部分:规范操作集6J GB!Z 20308- 2006 产品几何技术

22、规范CGPS)总体规划7J MATHERON ,G. ,Random scts and integral geometry,John Wiley &-. Sons ,New York,1975 8J SERRA, J. , CEditor) , Image analysis and mathematical morphology, Vols. 1 and 2, Acadcmic Press,San IAego ,1988 9J DOUGHERTY , E. R. , An introduction to morphological imagc proccssing, SPIE Optical

23、Engincering Press, Bellingham, 1992 10J SRINIVASAN, V. ，Discret巳MorphologicalFilters for Mctrology, Procecdings of the 6th IMEKO ISMQC Symposium on Metrology for Quality Control in Productio日，TU Wicn , Austria, Scpt. 8-10,1998 10 OON二7052自。的问FON-寸.NN白。中华人民共和国国家标准化指导性技术文件产品几何技术规范(GPS)滤波第41部分:形态学轮廓滤波器

24、圆盘和水平线段滤波器2011/ISO/TS 16610-41 :2006 头巾国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)GB/Z 26958. 41 网址总编室:(010)64275323发行巾心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销号民开本880X12301/16 印张1字数21千字2012年1月第一版2012年1月第一次印刷导节号:155066. 1-43976 18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107址:价GB/Z 26958.41-2011 打印H期:2012年2月9HF002A