[發(fā)明專利]一種無紋理金屬零件圖像規(guī)整化直線段邊緣檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910063585.4
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109801281B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙昕玥;何再興;江智偉;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/187
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種無紋理金屬零件圖像規(guī)整化直線段邊緣檢測方法。本發(fā)明首先計算輸入零件圖像各像素點(diǎn)的梯度，之后利用LSD算法檢測出初步的直線段，下一步利用直線段之間的距離和角度關(guān)系對不連續(xù)的直線段進(jìn)行連接，達(dá)到檢測完整直線段的目的，避免了檢測出的直線段發(fā)生斷裂的問題。本發(fā)明基于LSD算法進(jìn)行改進(jìn)，在保留了LSD算法速度快的基礎(chǔ)上，又能輸出完整的直線段，且同時適用RGB圖像與灰度圖像，可滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機(jī)視覺及工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無紋理金屬零件圖像規(guī)整化直線段邊緣檢測方法。

背景技術(shù)

無紋理金屬零件的邊緣直線檢測一直以來都是計算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個重要研究方向。在很多應(yīng)用場景下都需要對零件邊緣的直線進(jìn)行檢測，如對金屬零件進(jìn)行識別和抓取等。

目前最通用的直線檢測方法均是在霍夫變換直線檢測方法上進(jìn)行改進(jìn)得到的。但霍夫變換直線檢測方法有兩方面的問題：第一，由于霍夫變換直線檢測方法需要將圖像空間中的點(diǎn)變換到霍夫空間中進(jìn)行計算，計算量比較大，運(yùn)算時間就會比較長。第二，從霍夫空間映射回圖像空間時，只能返回直線段所在的直線，并不能將分離的直線段獨(dú)立返回。當(dāng)某些應(yīng)用需要以直線段作為輸入時，只能在圖像空間中再一次遍歷所有像素，判斷直線是否連續(xù)，這進(jìn)一步增加了計算量。

Gioi等人在2012年提出了一種基于生長算法的直線檢測方法(Line SegmentDetector,LSD)。這種方法能夠在線性時間內(nèi)完成對圖像內(nèi)的直線段的檢測，速度較霍夫變換直線檢測方法有了大幅提升，并且輸出的結(jié)果是直線段。但是，檢測出的直線段可能會由于陰影、局部模糊或其他原因使得檢測出的直線段不連續(xù)(如圖1所示)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種無紋理金屬零件圖像規(guī)整化直線段邊緣檢測方法，在LSD算法的基礎(chǔ)之上，利用直線段之間的相互關(guān)系，對不連續(xù)的直線段進(jìn)行連接，達(dá)到檢測完整直線段的目的。如此，既保留了LSD算法速度快的特點(diǎn)，又避免了檢測出的直線段發(fā)生斷裂的問題，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1：輸入待測的零件圖像，計算零件圖像中每個像素點(diǎn)的梯度幅值和梯度方向；

步驟2：計算所有像素點(diǎn)的方向線角度：每個像素點(diǎn)的方向線角度是將x軸正半軸沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)至與方向線重合所轉(zhuǎn)過的角度；x軸正半軸為從左到右的行方向；

所述步驟2中像素點(diǎn)的方向線(Level-Line)為經(jīng)過像素點(diǎn)且與像素點(diǎn)的梯度方向垂直的直線。

步驟3：通過以下步驟獲得零件圖像中各個連通域：

步驟3.1：選取零件圖像中梯度幅值最大的像素點(diǎn)作為連通域，進(jìn)行步驟3.2開始區(qū)域生長；

步驟3.2：判斷與連通域相鄰的像素點(diǎn)是否需要包含在連通域中：對與連通域相鄰的各個像素點(diǎn)進(jìn)行是否需要包含在連通域的判斷處理，將與連通域相鄰且判斷為需要包含在連通域的像素點(diǎn)加入到連通域，并不斷向外擴(kuò)張將相鄰的像素點(diǎn)判斷后并加入連通域，直到與當(dāng)前連通域相鄰的所有像素點(diǎn)被判斷為不需要包含在連通域中，則輸出當(dāng)前獲得的連通域，再在零件圖像中去除當(dāng)前獲得的連通域后回到步驟3.1迭代處理，獲得各個連通域；

所述步驟3.2中對與連通域相鄰的各個像素點(diǎn)進(jìn)行是否需要包含在連通域的判斷處理的方法具體是：若與連通域相鄰的像素點(diǎn)的方向線角度與連通域的方向線角度之差小于生長閾值τ，則判定與連通域相鄰的像素點(diǎn)包含在連通域中；

所述步驟3.2中對與連通域相鄰的各個像素點(diǎn)進(jìn)行是否需要包含在連通域的判斷處理的方法具體是：若與連通域相鄰的像素點(diǎn)的方向線角度與連通域的方向線角度之差小于生長閾值τ，則判定與連通域相鄰的像素點(diǎn)包含在連通域中；所述生長閾值τ為已設(shè)定的參數(shù)值。