一种焊缝跟踪激光中心线提取方法.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CN108921818A(43)申请公布日2018.11.30(21)申请号201810535139.4(22)申请日2018.05.30(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号申请人佛山市三技精密机械有限公司(72)发明人王念峰石小东郑永忠周升勇(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍黄海波(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/215(2017.01)G06T7/246(2017.01)G06T7/66(2017.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种焊缝跟踪激光中心线提取方法(57)摘要本发明公开了一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，包括步骤：(1)获取初始激光中心线位置，采样选取若干节点拟合非均匀有理B样条曲线并定义为主动轮廓模型的内部能量；(2)采用高斯拉普拉斯LOG算子计算步骤（1）中每个节点附近的响应值并定义主动轮廓模型的外部能量；(3)采用贪心算法计算比较外部能量的响应值得到当前迭代的变换位置；(4)利用灰度重心法获取步骤（3）中新节点的亚像素精度位置；(5)对步骤（4）中获取的亚像素精度位置的新节点拟合成新的非均匀有理B样条曲线作为当前帧图像的激光中心线位置。本发明采用局部迭代方式，能有效减小干扰，适用性更强，且局部迭代方式处理时间短，提高了焊缝跟踪的准确性和实时性。CN108921818ACN108921818A权利要求书1/2页1.一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)定义主动轮廓模型的内部能量：获取初始激光中心线位置，采样选取若干节点拟合非均匀有理B样条曲线，将所述非均匀有理B样条曲线定义为主动轮廓模型的内部能量；(2)定义主动轮廓模型的外部能量：采用高斯拉普拉斯LOG算子计算步骤(1)中每个节点附近的响应值，根据所述的响应值定义主动轮廓模型的外部能量；(3)采用贪心算法在节点的8领域内计算比较外部能量的响应值，将能量最小位置作为当前迭代的变换位置；(4)利用灰度重心法获取步骤(3)中新节点的亚像素精度位置；(5)对步骤(4)中获取的亚像素精度位置的新节点拟合成新的非均匀有理B样条曲线作为当前帧图像的激光中心线位置。2.如权利要求1所述的一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对初始激光中心线进行采样，获取m个节点，选择一条n次非均匀有理B样条曲线C:其中，Pi是第i个控制点，ki是第i个节点，m是节点的数目，u是参数，wi是对应的权重；根据激光条纹的特性，选择n＝3可以满足获取的各种线性激光线的要求；采用主动轮廓模型，其内部能量用于保证曲线的平滑性，采用3次非均匀有理B样条曲线进行激光中心线的拟合，保证拟合曲线的平滑性，将3次非均匀有理B样条曲线作为主动轮廓模型的内部能量。3.如权利要求1所述的一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用高斯拉普拉斯算子计算响应E：其中，Lw是激光线在列方向上的宽度，单位为像素；点(c,r)是图像坐标系上的一点，I是图像灰度函数；wj是第r+j行像素点计算LOG模版时的权重；定义一种主动轮廓模型的外部能量Eo：其中，N为构建3次非均匀有理B样条曲线的离散节点的数目，Emax和Emin分别代表每列响应的最大值和最小值。2CN108921818A权利要求书2/2页4.如权利要求1所述的一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，所述步骤(3)中，每次迭代采用贪心算法计算比较每个节点的8邻域内的能量响应值，将能量最小位置作为当前迭代的变换位置；每次迭代节点最多移动一个像素，对于已经计算过能量响应的位置在下一次迭代时不再重复计算，用于节省每次迭代时间，如果节点不再移动，则迭代结束。5.如权利要求1所述的一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，所述步骤(4)具体采用列像素灰度重心法对节点位置进行亚像素定位：(c,r)是节点的坐标位置，Lw是激光线在列方向上的宽度，是列坐标修正值，是最终的节点重心位置。6.如权利要求1所述的一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其特征在于，所述步骤(5)中具体对节点采用非均匀有理B样条拟合，拟合后的曲线作为当前迭代的激光中心线位置，同时该曲线也作为下一次迭代的初始激光中心线。3CN108921818A说明书1/5页一种焊缝跟踪激光中心线提取方法技术领域[0001]本发明属于机器视觉技术领域，更具体地，涉及一种焊缝跟踪的结构光视觉传感器的激光中心线提取方法。背景技术[0002]随着智能制造的发展和人工成本的上升，自动化焊接的需求也逐渐增大。由于焊接工件的制造误差及定位误差无法消除，采用结构光视觉传感器作