[發明專利]一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法

有效

• 申請號: 201811228569.8
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109434251B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 王中任;劉德政;柯希林;王小剛;肖光潤;晏濤
• 申請（專利權）人: 湖北文理學院
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;B23K9/127
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 祝蓉蓉

本發明公開一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法，包括以下步驟：圖像采集、圖像預處理、圖像分割、特征提取、串口通訊；本發明采用粒子濾波跟蹤方法提取焊縫圖像特征，即激光線拐點坐標，獲得焊縫在圖像中的位置；可減少焊縫位置發生突變或焊縫圖像缺失時跟蹤失效的問題；本發明所述方法能夠在強烈噪聲干擾下快速、準確地識別焊縫特征位置，為焊縫跟蹤提供一種有效方法。

技術領域

本發明屬于視覺跟蹤系統技術領域，尤其涉及一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法。

背景技術

圖像的處理與識別是焊縫自動跟蹤視覺系統中的關鍵技術，這一技術首先通過傳感器獲取原始圖像，再由計算機對圖像進行處理分析，最后獲取所需的圖像特征信息。

中國CN201610301581.1號專利公開了一種三維智能激光視覺跟蹤焊接系統,其特征在于：包括：視覺傳感器、行走單元和智能控制單元、焊機，所述視覺傳感器采集的焊縫信息輸出到智能控制單元，智能控制單元對該信息進行處理后分別給行走單元和焊機下達行走和焊接指令。本發明，達到了如下效果：(1)系統設計簡單，實用性強，成本低；(2)解決了三維焊接視覺跟蹤的技術難題；(3)應用廣泛，該系統不僅可用于焊接領域，還可以用于導航、勘探等其他領域。(4)操作簡單，使用方便，具有極大的市場推廣價值。該系統受噪音影響較大，誤差較大。

中國CN200910089311.9號專利公開了一種結構光圖像焊縫跟蹤的二維位置信息提取方法，該方法通過一個結構光圖像焊縫跟蹤傳感器獲取焊縫圖像，傳感器對此圖像進行處理，從而獲得焊縫的中心位置，為焊縫跟蹤提供信息。利用前一幀圖像和后一幀圖像的比較，同時獲取焊縫的左右和高低的位置偏差信息，為焊縫跟蹤提供參考數據。通過該方法，只采用一個傳感器，從而降低了設備成本。本發明可用于機器人焊接的焊縫自動跟蹤，原理簡單，數據處理方便，算法可靠，容易實現，硬件成本低。該提取方法受焊接電弧光、飛濺、煙塵等因素影響較大。

對于激光視覺焊縫跟蹤系統，由于激光視覺傳感器超前于焊槍，激光條紋與焊槍有一定間距，該間距愈小則更容易實現精確的焊縫跟蹤。當間距減少時，受焊接電弧光、飛濺、煙塵等因素影響，現場采集的焊縫圖像覆蓋了大量噪聲，導致特征信號不明顯甚至被淹沒，使得實際焊縫特征獲取精度難以達到系統的理論精度，焊縫糾偏控制會產生誤差，影響焊接質量。描述焊縫，最重要的是找到拐點，確定了拐點即可描述焊縫了，提取焊縫的特征參數。目前的焊縫圖像跟蹤算法在強烈噪聲干擾下識別焊縫特征參數存在著或算法復雜，或準確性不理想等問題。因此，急需設計一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法，通過粒子濾波能夠對圖像大目標區域搜索，可減少焊縫位置發生突變或焊縫圖像缺失時跟蹤失效的問題；本發明所述方法能夠在強烈噪聲干擾下快速、準確地識別焊縫特征位置，為焊縫跟蹤提供一種有效方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種基于粒子濾波的焊縫圖像跟蹤方法，包括以下步驟：

(1)圖像采集：圖像采集設備連續采集特征焊縫激光條紋圖，發送至圖像處理裝置；

(2)圖像預處理：對所獲取的圖像采用中值濾波方法進行圖像去噪，然后采用拉普拉斯算子圖像增強，提高激光條紋與周圍背景對比度；

(3)圖像分割：將預處理后的圖像進行二值化處理，從而將焊縫激光條紋圖像分割出來；

(4)特征提取：采用粒子濾波跟蹤方法提取焊縫圖像特征，即激光線拐點坐標，獲得焊縫在圖像中的位置；

(5)串口通訊：通過串口通訊將焊縫跟蹤結果發送給PLC，進而控制執行機構進行相關運動。