[發明專利]基于全局閾值與模板匹配的焊縫特征點濾波方法

有效

• 申請號: 201911403915.6
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111192254B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 覃高鄂;王昌龍
• 申請（專利權）人: 無錫信捷電氣股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06N20/00
• 代理公司: 無錫經誠知識產權代理事務所(普通合伙) 32504
• 代理人: 丁雨燕

1.基于全局閾值與模板匹配的焊縫特征點濾波方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)對圖像定位后并轉換到基坐標下的三維點進行降采樣；

(2)將步驟(1)得到的降采樣點按照焊縫方向的坐標軸排序，獲得一組有序的特征點序列，并計算該序列點集中每個點的鄰近點距離，得到其均值與方差；

(3)根據步驟(2)得到的距離均值與方差，計算濾波所需要的全局距離閾值；

(4)根據步驟(3)得到的全局閾值，對特征點序列中的點距進行判斷：

a.若當前點的鄰域均值大于閾值，則將其判斷為離群點，將其濾除；

b.若當前點的鄰域均值小于或等于閾值，則判斷為正常點，將其保留；

遍歷所有點，得到濾波后點序列，并進行下一步操作；

(5)利用“從有到有”的規則采集模板焊縫，將步驟(4)中所述濾波后點序列作為初始模板點序列；

(6)利用基于梯度變換的迭代在線模板學習方法，對步驟(5)中初始模板點序列進行首尾延長，得到完整模板點序列；

(7)采用模板匹配的方法對步驟(6)中所述完整模板點序列與濾波后的當前掃描點序列進行配準，得配準后模板點；

(8)根據步驟(7)中得到的配準后模板點，通過模板濾波方法處理步驟(7)所述的當前點序列，得到準確的當前焊縫特征點；

(9)采用最小二乘曲線擬合的方法，對步驟(8)中所述特征點進行曲線擬合，得到較為平滑的三維焊接曲線，并發送給ABB工業機器人；

所述步驟(6)具體為：

(6.1)利用“從有到有”的規則采集模板焊縫，經過計算得到三維焊縫特征點序列Q₀，經過全局閾值濾波處理，得到初始模板序列Q₁；

(6.2)假設需要延長Q₁的前半段，即模板焊縫的頭部，尾部同理；設Q₁中包含的點數目為N₁，

計算頭部點序列各個點在其鄰域內的局部擬合曲線：

表示在(x_i,y_i,z_i)處的局部曲線函數，Q_D表示在該點鄰域D中的所有點；

(6.3)沿焊縫相反方向l計算各個點在局部鄰域內的梯度：

得到前N₁/2個點在其局部鄰域內的梯度，尾部則方向相同；

(6.4)利用最小二乘法對G_i(i∈[1,N₁/2])，計算與其匹配的直線回歸方程，方程系數為σ₁,σ₂；

(6.5)根據回歸方程和已知序列對特征點進行延長：

表示延長點與起始點之間的步長，表示在初始點序列頭部延長的第j個點；

(6.6)重復步驟(6. 2)—(6. 5)，直到j滿足延長點個數。

2.根據權利要求1所述基于全局閾值與模板匹配的焊縫特征點濾波方法，其特征在于：所述步驟(1)對圖像定位后并轉換到基坐標下的三維點進行降采樣，具體為：利用體素化方法，對采集到的點建立三維柵格，每個柵格的大小為1mm*1mm*1mm；對于處于同一體素內的點，用重心點表示，公式為：

其中，Q為某個柵格內特征點的集合，N為該柵格內點數。

3.根據權利要求2所述基于全局閾值與模板匹配的焊縫特征點濾波方法，其特征在于：所述步驟(2)中計算該序列點集中每個點的鄰近點距離，得到其均值與方差，公示為：

上式中，為鄰近點距離均值，D(dis)為鄰近點距離方差。

4.根據權利要求3所述基于全局閾值與模板匹配的焊縫特征點濾波方法，其特征在于：步驟(3)所述中全局距離閾值的公示為：

上式中，d_thresh為全局距離閾值，σ為人工設置的誤差系數取值范圍為(3,5)。