[發明專利]一種冷軋帶鋼表面圖像自動融合方法

有效

• 申請號: 201310720251.2
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103714524A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 宋寶宇;王軍生;王靖震;楊東曉;王曉惠;高冰;王奎越;柴明亮;費靜;李連成
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/00
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于軋鋼自動控制領域，特別涉及一種用于冷軋帶鋼表面圖像自動融合的方法。

背景技術

隨著機器視覺技術的發展及工業流水線速度、精度的提高，線掃描成像系統越來越多地被工業檢測系統開發工程師所重視。由于線掃描相機具有分辨率高，響應速度快的特點，可以實現高精度、高速度測量，所以利用線掃描相機進行帶鋼的表面質量檢測也得到了廣泛應用。隨著汽車、家電等產品制造商對鋼板表面質量要求的提高，在運行效率、設備能力、經濟條件多重考慮下，采用多臺線掃描相機同步圖像采集的方式已經被廣泛認可。在先拼接融合的實現既有利于帶鋼表面完整的質量信息的采集，又有利于實時圖像的監控和回放。但與此同時對于高速運轉的工業流水線，快速高效的圖像拼接融合，也成為了提高系統運行效果的一大瓶頸。

目前，針對線掃描圖像融合的方法主要是通過對多幅同步圖像重合部位進行辨識，確定圖像重合量進行融合。確定重合面的方法主要有灰度相關法及特征相關法。灰度相關法適用于圖像重合部位圖像上灰度相對近似，圖像上有明顯的灰度梯度。而特征相關法適用于圖像背景灰度相對有變化，前景特征明確的圖像環境。對于冷軋帶鋼表面圖像的融合，由于圖像上沒有明顯的灰度梯度，不適合使用灰度相關法。采用特征相關法同樣需要先增強前景圖像特征，再采用快速的特征匹配及融合算法，才能適用于帶鋼生產的工業環境，但迄今為止，現有技術尚未見有較為合適的方法。

發明內容

一種冷軋帶鋼表面圖像自動融合方法，分為圖像拼接橫移數組的確定和在線圖像融合兩個階段，且圖像拼接橫移數組的確定是在實際開展圖像融合前完成。

圖像拼接橫移數組的確定方法及步驟為：

（1）圖像采集：通過線掃描相機采集實時帶鋼同步圖像，要求圖像尺寸相同，按相機擺放順序組成上下表面圖像隊列f_U(x,y)_i(i=1…n_U)和f_D(x,y)_i(i=1…n_D)；其中n_U和n_D分別為上下表面相機個數。

（2）提取背景圖片和嵌入圖片：對于上下表面采取同樣的方式提取背景圖片和嵌入圖片，

背景圖片為f(x,y)_j

嵌入圖片為f(x,y)_j+1

其中j從1開始，且j＜單面相機個數。

（3）圖像剪切：由于相機位置相對固定，為了提高分析速度，分析前初步估計背景圖片和嵌入圖片的重疊區域位置，各自向非重疊區擴展一定尺寸，將剩余非重疊區剪切掉。

（4）圖像增強：首先對背景圖片和嵌入圖片進行中值濾波；然后對背景圖片和嵌入圖片上每一縱列使用直方圖均衡化方法形成待分析的背景圖片和嵌入圖片。

（5）計算拼接橫移量：首先采用SURF算法分別計算背景圖片和嵌入圖片的特征點及其8×8維的描述單元；再進行特征點匹配，其中描述單元的匹配采用最短距離法，同時要求匹配上的特征點描述單元最短匹配距離要小于1/2的次短匹配距離；然后根據匹配上的特征點計算兩圖像的拼接橫移量H_i，即兩圖像的重疊尺寸。

（6）生成圖像拼接橫移數組：重復步驟（2）-（5），最終生成拼接橫移數組H_i(i=1……n-1)，n為單面相機個數。

實際系統運行時在線圖像融合方法及步驟如下：

（1）圖像采集：方法如確定圖像拼接橫移數組方法步驟（1），不同的是，此時對每臺相機采集連續圖像，持續形成上下表面圖像隊列。

（2）提取背景圖片和嵌入圖片：對于上下表面采取同樣的方式提取背景圖片和嵌入圖片，