[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

本發明公開了一種基于特征識別的熱軋鋼板在線視覺跟蹤方法，利用熱軋鋼板的光熱、多邊形、尺寸和在線數量等特征自適應閾值，精確識別出鋼板最大外輪廓，完成運動過程中鋼板的視覺跟蹤。通過以上特征，可有效降低或消除水汽、背景物體及其他光源對鋼板識別的干擾。本發明對熱軋區域的各種工況進行了測試，保證了方法的通用性和較強的魯棒性。利用本發明可實現對熱軋區域在線鋼板的位置跟蹤，對全流程的工藝執行提供了精確參考，經上線實測后，50m范圍跟蹤位置精度約0.1m。

技術領域

本發明涉及視覺識別領域，尤其涉及一種基于特征識別的熱軋鋼板在線視覺跟蹤方法。

背景技術

鋼板跟蹤是熱軋生產過程中貫穿加熱爐、軋機、冷卻和矯直等自動化系統的重要組成部分。傳統的跟蹤邏輯及數據主要依賴于現場的檢測儀表和傳感器等，如熱檢、冷檢、光電開關和速度變送器等。這些檢測儀表將輥道速度及某個位置節點的觸發信號傳送給基礎自動化計算模擬出鋼板位置。

然而，實際生產過程中，鋼板由于摩擦、碰撞及慣性等原因其真實速度與輥道轉速并不完全匹配，同時水汽、熱輻射等會干擾冷/熱檢等儀表信號。這些都會導致鋼板的計算位置與真實位置存在較大誤差，甚至會擾亂各系統的模型計算，進而影響生產節奏和產品質量。

機器視覺識別技術目前已廣泛應用于工業領域，具備處理速度快，檢測精度高，成本低廉，易于集成等優勢。

發明內容

為了克服現有技術存在的問題，本發明提供一種高效準確的熱軋鋼板在線視覺跟蹤的方法，將視覺識別應用于熱軋鋼板在線跟蹤檢測，利用熱軋鋼板的特征屬性輔助邊緣檢測，提高了輪廓檢測的精確度。定量計算在線鋼板位置，提高跟蹤精度，改善全流程生產自動化控制水平，同時可取代大多數檢測儀表，大幅度降低運維成本。

上述目的是通過下述方案實現的：

一種基于特征識別的熱軋鋼板在線視覺跟蹤方法，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(默認為內核中心點)，因為是選取的最小值，所以白色區域減?。慌蛎泟t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；閉運算能有效排除小型黑洞，能夠平滑輪廓，將狹窄的缺口連接起來，并填充比結構元素小的洞。

所述內核矩陣如下所示，

(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；