一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114178681A(43)申请公布日2022.03.15(21)申请号202111608261.8(22)申请日2021.12.24(71)申请人南通大学地址226019江苏省南通市崇川区啬园路9号(72)发明人陈然王琪皓朱影乔德蓉孙晓莹任嘉煜张韵陈恺睿言淳恺袁银龙(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张俊俊(51)Int.Cl.B23K26/044(2014.01)B23K26/26(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法(57)摘要本发明提供了一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，属于图像处理技术领域。其技术方案为：包括以下步骤：步骤一、搭建结构光视觉传感系统；步骤二、采用暗通道算法完成水下图像增强；步骤三、利用焊缝视觉传感系统确定目标区域位置；步骤四、通过数字图像处理技术滤除无效信息；步骤五、利用模板匹配算法确定焊缝中心图像坐标完成焊缝识别。本发明的有益效果为：利用激光条纹绿色的特征从绿色通道进行目标区域的划分，提高了目标区域划分的准确性；利用数字图像处理技术，包括暗通道方法、二值化过程以及线性模板匹配方法等，在保证识别准确率的条件下，简化了水下焊缝中心点提取计算难度，提高了识别速度。CN114178681ACN114178681A权利要求书1/1页1.一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建结构光视觉传感系统；S2、采用暗通道算法完成水下图像增强；S3、利用焊缝视觉传感系统确定目标区域位置；S4、通过数字图像处理技术滤除无效信息；S5、利用模板匹配算法确定焊缝中心图像坐标，完成焊缝识别。2.根据权利要求1所述的基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，整个结构光视觉传感系统主要由母材、焊缝坡口、结构光平面、工业相机、线激光器五部分组成，其中，母材为需要焊接的钢板，焊缝坡口为需要激光焊接的缝隙，线激光器照射到母材上面产生结构光平面，工业相机垂直母材放置，用于拍摄结构光平面的图像。3.根据权利要求1所述的基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，对采集的每一张水下焊缝图像计算每个像素RGB三通道的最小值，获得图像的原始暗通道图像，再把暗通道图片中每个像素周围n*n矩形区域像素最小值作为该像素的值，通过公式：计算得到增强后的水下焊缝图片，其中，J(x)是处理过后的新图像，I(x)是原始图像，A是大气光成分系数，t(x)为透射率，t0为透射率阈值。4.根据权利要求1所述的基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用激光器发射绿色线结构光，在目标区域选择对绿色通道进行处理得到最亮的区域，以所述最亮区域为目标的中心。5.根据权利要求1所述的基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，结构光视觉中加入主动光源，相机视野中激光条纹附近的亮度远高其他区域，利用激光条纹绿色通道像素值明显区别于环境像素值的特性，设计阈值分割的阈值，将有用的条纹信息填充为白色，背景环境填充为黑色，以此滤除环境无效信息。6.根据权利要求1所述的基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，其特征在于，所述步骤S5中，选用相关性匹配方法，首先制作一定数量的焊缝模板，建立焊缝模板板库，存储每个模板对应的像素矩阵Ti，利用公式计算原始图像I中位置(x,y)对应的匹配度值,其中x',y'为模板图像各个像素的位置，Ti(x',y')为模板i在x',y'位置处的像素值，I(x+x',y+y')为图像I中位置(x+x',y+y')对应的像素值，R(x,y)越大，则表明图像I在(x,y)处与模板匹配度越好，最大的模板匹配度值对应的像素矩阵[I(x+x',y+y')]{x',y'}的中心位置为焊缝中心点，以此完成焊缝识别。2CN114178681A说明书1/4页一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法技术领域[0001]本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法。背景技术[0002]随着海洋经济快速发展，海洋工程装备大规模投入运营，这对后期维护带来巨大的压力；其中，水下焊接自动化尤为关键，实现水下焊接自动化的前提必须获得水下焊缝的世界坐标，同时也是焊接自动化的难点。视觉识别作为非接触式传感器中的典型代表，具有作业环境适应性强，识别灵活性高等优点，水下焊缝识别面临水下光线衰减严重，对焊缝识别带来影响。[0003]如何解决上述技术问题为本发明面临的课题。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于激光视觉的焊缝跟踪图像处理方法，该方法利用数字图像处理技术，包括暗通道方