[發(fā)明專(zhuān)利]基于機(jī)器視覺(jué)的耐火磚測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910195093.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110286124B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹衍龍;張遠(yuǎn)松;楊將新;王敬;孫安順;董獻(xiàn)瑞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)山東工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/88
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/88;G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 杭州橙知果專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 杜放

1.基于機(jī)器視覺(jué)的耐火磚測(cè)量方法，包含以下步驟：

步驟1、搭建耐火磚測(cè)量裝置，將耐火磚放置在可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，使耐火磚的待測(cè)量表面正對(duì)三結(jié)構(gòu)光激光傳感器的位置，使導(dǎo)軌平動(dòng)，三結(jié)構(gòu)光激光傳感器掃描耐火磚的待測(cè)量表面，以獲取灰度信息和高度信息融合的耐火磚的原始彩色圖像；

步驟2、對(duì)原始彩色圖像濾波降噪，并分割出耐火磚所在的連通域，獲得耐火磚連通域圖像；

步驟3、對(duì)耐火磚連通域圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，獲得消除孤立噪聲的修正后耐火磚圖像；對(duì)修正后耐火磚圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲得邊界直線段以及相鄰直線段的交點(diǎn)，以相鄰兩個(gè)交點(diǎn)之間的距離作為耐火磚的邊界尺寸；

和、或步驟4、耐火磚連通域圖像進(jìn)行通道分離，獲得G通道圖像，對(duì)G通道圖像進(jìn)行頻域?yàn)V波增強(qiáng)獲得時(shí)頻域圖像，對(duì)時(shí)頻域圖像識(shí)別所有連通域，根據(jù)連通域參數(shù)確定劃痕區(qū)域；

和、或步驟5、采集耐火磚的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)耐火磚所測(cè)上表面進(jìn)行擬合，沿其上表面法向?qū)c(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行高度分割，設(shè)置高度范圍以篩選出耐火磚的深度缺陷；

和、或步驟6、采集耐火磚的彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)耐火磚所測(cè)上表面進(jìn)行擬合得到擬合平面，獲取擬合平面的法向量并計(jì)算表面傾斜角；

步驟7、使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到耐火磚的下一檢測(cè)面，重復(fù)執(zhí)行步驟1-7；

所述搭 建耐火磚測(cè)量裝置包括圖像采集模塊，控制模塊，圖像處理模塊和反饋模塊，圖像采集模塊具有底座，底座上設(shè)有承載三結(jié)構(gòu)光激光傳感器的導(dǎo)軌，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)三結(jié)構(gòu)光激光傳感器移動(dòng)，承載耐火磚的轉(zhuǎn)臺(tái)固定于底座，三結(jié)構(gòu)光激光傳感器對(duì)準(zhǔn)耐火磚的待測(cè)表面并掃描待測(cè)耐火磚的4 個(gè)端面；控制模塊的輸入端與圖像采集模塊連接，控制模塊的輸出端分別與圖像處理模塊和反饋模塊連接，反饋模塊包括行程開(kāi)關(guān)，和執(zhí)行剔除篩選操作的機(jī)械手；圖像采集模塊采集耐火磚圖像信息，圖像處理模塊獲取耐火磚圖像信息，并對(duì)耐火磚圖像信息進(jìn)行分析，控制模塊獲得分析結(jié)果，控制模塊將分析結(jié)果反饋至反饋模塊；

根據(jù)兩遍掃描法獲取連通域，包括以下操作：

對(duì)耐火磚閾值圖像進(jìn)行第一遍掃描，賦予每個(gè)像素位置一個(gè)標(biāo)簽，賦予同一個(gè)連通域內(nèi)的像素集合一個(gè)或多個(gè)不同標(biāo)簽，合并屬于同一個(gè)連通域但具有不同值的標(biāo)簽；

對(duì)耐火磚閾值圖像進(jìn)行第二遍掃描，將具有相等關(guān)系的相同標(biāo)簽所標(biāo)記的像素歸為一個(gè)連通域，賦予連通域一個(gè)相同的標(biāo)簽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的耐火磚測(cè)量方法，其特征在于，形態(tài)學(xué)處理包括對(duì)耐火磚圖像進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算和閉運(yùn)算，進(jìn)行開(kāi)運(yùn)算去除孤立點(diǎn)噪聲；進(jìn)行閉運(yùn)算使耐火磚圖像邊界平滑。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺(jué)的耐火磚測(cè)量方法，其特征在于，使用candy算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)：用高斯平滑函數(shù)對(duì)修正后耐火磚圖像濾波，令修正后耐火磚圖像為f(x,y)，高斯函數(shù)為G(x,y)，平滑后的圖像為fs(x,y)，則fs(x,y)＝G(x,y)*f(x,y)；計(jì)算梯度幅值圖像M和角度幅值圖像其中，Gx表示水平方向的梯度幅值分量，Gy表示垂直方向的梯度幅值分量；對(duì)梯度幅值圖像M進(jìn)行非極大值抑制：在梯度方向，在每一點(diǎn)上，領(lǐng)域的中心像素f(x,y)與沿著梯度線的兩個(gè)相鄰像素相比，若f(x,y)的梯度值小于或等于沿梯度線的兩個(gè)相鄰像素的梯度值，則令f(x,y) ＝0；采用雙閾值檢測(cè)并連接邊緣，以高閾值圖像為基礎(chǔ)，以低閾值圖像為補(bǔ)充來(lái)連接圖像邊緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的耐火磚測(cè)量方法，其特征在于，步驟3中，獲取耐火磚的邊界尺寸包括以下操作：

采集耐火磚的原始圖像，對(duì)原始圖像進(jìn)行濾波降噪和閾值分割，獲得耐火磚的連通域，將耐火磚連通域從原始圖像中分離，獲得耐火磚連通域圖像；

對(duì)耐火磚連通圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理，獲得修正后耐火磚圖像；

對(duì)修正后耐火磚圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，獲得耐火磚的邊緣檢測(cè)圖像；確定耐火磚圖像的邊緣后，邊緣由一堆離散點(diǎn)組成，所有離散點(diǎn)都是連接的候選點(diǎn)；

通過(guò)邊緣的離散點(diǎn)檢測(cè)到曲線形成耐火磚的邊界：經(jīng)過(guò)Hough變換算法對(duì)離散點(diǎn)進(jìn)行直線檢測(cè)擬合出多條直線，對(duì)擬合出的直線結(jié)合K-Means的無(wú)監(jiān)督聚類(lèi)算法，從多組交點(diǎn)隨機(jī)選取交點(diǎn)定義為聚類(lèi)中心，將同一條邊作為一個(gè)種類(lèi)，每一個(gè)種類(lèi)的直線提取一條直線作為耐火磚的邊界，隨后由求取相鄰直線的交點(diǎn)，以相鄰的兩點(diǎn)之間距離作為耐火磚的外形邊長(zhǎng)。