[發明專利]一種基于特征識別的熱軋鋼板在線視覺跟蹤方法

有效

• 申請號: 201810879301.4
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109190616B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 張田;王丙興;田勇;李勇;李家棟;王昭東
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/46;G06T5/30;G06T7/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種基于特征識別的熱軋鋼板在線視覺跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對熱軋區域的在線鋼板進行連續拍攝，將單幀圖片轉成灰度矩陣；

(2)根據預設定的區域進行掩碼設置，提取感興趣區域；

(3)進行透視變換，將圖片中傾斜的鋼板投影到另一空間使之擺正；

透視變換按下式進行變換，其中u,v是原始圖片坐標，對應得到變換后的圖片坐標x,y；

x＝x′/w′

y＝y′/w′

式中，w＝1，w′為計算的中間變量，a_ii為變換矩陣，表示線性變換，T₂＝[a₁₃ a₂₃]^T產生透視變換，T₃＝[a₃₁ a₃₂]用于平移，a_ii均可通過已知的點對{(u_j,v_j),(x_j,y_j)}求得；

透視后運用形態學變換的閉運算進行處理，連接斷點，封閉小孔洞；所述的閉運算處理過程為先膨脹后腐蝕的過程，其中腐蝕是將構建的內核對原圖像進行卷積，將內核覆蓋區域內的最小值提取，代替錨點位置，白色區域減小；膨脹則是選取覆蓋區域的最大值提到錨點位置的像素，白色區域膨脹；

(4)根據在線鋼板的實際數量，進行第一次自適應閾值二值化，完成輪廓初選；

(5)根據鋼板近似四邊形的特征及各塊鋼板實際尺寸，進行第二次自適應閾值二值化，完成鋼板最終的輪廓確定及鋼板位置的計算；所述的第二次自適應閾值過程如下：

將第一次識別的輪廓按重心坐標重新排序，對應實際在線鋼板先后位置，針對每一個輪廓單獨進行如下操作：

根據鋼板實際寬度按下式計算投影后輪廓寬度；對輪廓最小包覆矩形操作，獲得此閾值下鋼板的矩形框；

式中，w_t為透視變換后鋼板的理論寬度，w_{mask_p}為透視后掩碼區域的計算寬度，w_{mask_a}為透視前掩碼區域的實際寬度，w_{plate_a}為鋼板的實際寬度；

如果最小包覆矩形的寬度小于透視變換后鋼板的理論寬度，按指定步長5-20循環減小閾值直到最小包覆矩形的寬度大于透視變換后鋼板的理論寬度；此過程為粗調，將上述過程最后獲得的閾值循環遞增1，直到最小包覆矩形的寬度剛好小于或等于透視變換后鋼板的理論寬度，此過程為精調；

依次對每個輪廓即實際鋼板重復該過程即可得到自適應閾值和滿足實際鋼板寬度的鋼板矩形輪廓；

根據各矩形輪廓的位置及投影后掩碼對應的實際尺寸即推算出在線鋼板的實際位置。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(4)中的第一次自適應閾值過程如下：

先用一個初始閾值進行二值化，得到鋼板大致區域及其他噪聲區域；遍歷各區域輪廓并根據區域面積進行降序排列，如果找到的輪廓數小于實際鋼板數量，則按照設置步長5-20，循環減小閾值直到檢測的輪廓數大于或等于實際鋼板數目；找到輪廓數大于或等于實際鋼板數目后，標記按面積排序的前實際鋼板數目個輪廓。

3.根據權利要求1或2所述方法，其特征在于，在所述步驟(5)后還包括：將鋼板的矩形輪廓反投影到原幀圖片中。