[發(fā)明專利]基于機(jī)器視覺的高溫鋼坯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多率檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410407458.9
• 申請(qǐng)日: 2014-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN104198752B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛維杰;陳凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P3/38
• 分類號(hào): G01P3/38
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于機(jī)器視覺的高溫鋼坯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多率檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，通過設(shè)置各個(gè)工段圖像的采樣頻率以及圖像的單位像素對(duì)應(yīng)的物理尺寸；

步驟2，各工段按各自的采樣頻率采集并保存圖像；

步驟3，對(duì)于每個(gè)工段，根據(jù)前后兩幀圖像之間的相似度匹配來判斷該工段鋼坯所處的狀態(tài)：處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)入步驟4；否則，運(yùn)動(dòng)速度計(jì)為0，等待直至下一次圖像采集時(shí)再重新進(jìn)行判斷；

其中，步驟3具體為，對(duì)前一幀圖像與當(dāng)前幀圖像進(jìn)行二值化，并比較所得的兩幀二值化效果圖上氧化皮區(qū)域的相似度，相似度大于預(yù)設(shè)閾值，則鋼坯處于靜止?fàn)顟B(tài)；

步驟4，等待直至達(dá)到運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算周期，在達(dá)到計(jì)算周期時(shí)，提取所采集圖像的特征點(diǎn)，利用該工段前后相鄰兩幀圖像的特征點(diǎn)之間的位移以及所設(shè)定的單位像素對(duì)應(yīng)的物理尺寸計(jì)算鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度；

在步驟4中，運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算方法如下：

步驟4-1，對(duì)于前后兩幀圖像，提取兩幀圖像的特征點(diǎn)；

在步驟4-1中，對(duì)于各幀圖像，提取特征點(diǎn)的具體方法為：

步驟1a，利用n×m個(gè)高斯模板與圖像進(jìn)行卷積，建立具有m層、每層具有n幅圖像的圖像金字塔，其中n表示n個(gè)平滑尺度，m表示m個(gè)模板尺寸；

步驟1b，將圖像中滿足選擇條件的像素點(diǎn)作為特征點(diǎn)，所述選擇條件為，像素點(diǎn)的Hessian矩陣特征值在鄰域中為極值，且該Hessian矩陣特征值與鄰域中其他各像素點(diǎn)的Hessian矩陣特征值之間的差值均大于或等于預(yù)設(shè)閾值，其中鄰域?yàn)橥粚痈鲌D像的像素點(diǎn)；

步驟4-2，構(gòu)造特征點(diǎn)描述子，并根據(jù)兩幀圖像特征點(diǎn)描述子的歐氏距離，將一幀圖像中的特征點(diǎn)與另一幀圖像中的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配形成特征點(diǎn)對(duì)，選擇歐氏距離較近的若干特征點(diǎn)對(duì)；

步驟4-3，根據(jù)所選特征點(diǎn)對(duì)之間的平均位移，計(jì)算鋼坯的運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)于第i個(gè)工段，鋼坯運(yùn)動(dòng)速度v_i的計(jì)算公式如下：

v_i＝s_iM_if_i

其中s_i為第i個(gè)工段所選特征點(diǎn)的平均位移，M_i為第i個(gè)工段相機(jī)單位像素對(duì)應(yīng)的物理尺寸，f_i為第i個(gè)工段的采樣頻率。

2.如權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺的高溫鋼坯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多率檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1中，第i個(gè)工段圖像的采樣頻率設(shè)置方法為，初始按最大采樣頻率F_i采集至少二幀圖像，利用前一幀圖像和當(dāng)前幀圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，根據(jù)如下的采樣頻率公式設(shè)定采樣頻率f_i：

其中，ceil為向上取整函數(shù)，n_i為第i個(gè)工段所采集的當(dāng)前幀圖像相對(duì)于前一幀圖像水平方向移動(dòng)的像素?cái)?shù)，w_i為第i個(gè)工段所采集圖像的水平像素寬度，為期望的當(dāng)前幀圖像與前一幀圖像的重疊率。

3.如權(quán)利要求2所述基于機(jī)器視覺的高溫鋼坯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多率檢測(cè)方法，其特征在于，重疊率滿足

4.如權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺的高溫鋼坯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多率檢測(cè)方法，其特征在于，第i個(gè)工段中，單位像素對(duì)應(yīng)的物理尺寸M_i的設(shè)置滿足如下公式：

Mi=Hihi]]>

其中h_i為拍攝圖像中鋼坯的垂直像素高度，H_i為鋼坯的實(shí)際垂直物理尺寸。