[發明專利]一種基于視覺的精密結構件識別方法

有效

• 申請號: 202010436423.3
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111612767B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 歐陽;尹可鑫;賴復堯;蘇欣;李柏林;熊鷹
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/74;G06T7/136;G06T7/194;G06T7/73
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

本發明公開了一種基于視覺的精密結構件識別方法，具體為：首先，采用互信息熵衡量模板精密結構件圖像與待檢測精密結構件圖像的相似度以進行快速粗定位，進一步完成精密結構件圖像中結構件目標的分割；然后，對分割后的結構件圖像采用等積環分割得到多個目標環，在目標環內提取像素梯度幅值和梯度方向，通過數理統計的方法從梯度幅值分布和梯度方向分布中篩選出結構件特征點完成特征提??；最后，通過對模板圖像特征和待檢測圖像特征的匹配實現精確定位及識別分類。本發明基于等積環形分割能準確識別紋理復雜、相似度高的精密結構件，具有速度快，精度高等優點。

技術領域

本發明屬于精密結構件定位識別領域，具體涉及一種基于視覺的精密結構件識別方法。

背景技術

傳統的精密結構件加工采用的是工序制模式，即在對應的加工工序中，由專人根據所需的加工內容手動輸入加工參數，該方式需要的人工參與度高，效率低。為提高精密結構件加工的智能化，在加工工序流中采用射頻芯片技術是一種趨勢，即將精密結構件的加工工藝參數等信息載入射頻芯片中，并于該結構件所放置的托盤進行關聯，在各加工工序中通過讀取射頻芯片自動獲取該工序需完成的加工內容。然而，在結構件的熱處理階段，結構件與托盤的脫離導致結構件原有的射頻芯片失效，無法將熱處理后的結構件與熱處理前的結構件一一對應，導致無法完成后續的結構件智能加工。因此，需要在提出一種精密結構件識別方法，將熱處理前后的結構件進行對應。

目前已有的一些識別方法基本都采用機器視覺的技術，但單一的視覺處理無法滿足精密結構件的識別。文獻[1]提出了一種基于圖像邊緣特征的零件分類與定位算法，該算法通過邊緣檢測得到零件完整的邊緣輪廓，然后對邊緣輪廓圖像使用梯度直方圖(HOG)構造訓練數據，并采用支持向量機(SVM)訓練分類識別模型，完成零件的檢測。文獻[1]只利用了圖像的邊緣輪廓信息，適用于表面簡單的零件分類，無法區分邊緣輪廓相似、表面紋理多變的精密結構件。文獻[2]提出了一種基于視覺的零件快速識別方法，從零件的輪廓數、各個輪廓的幾何特征和形狀特征三個方面進行圖像的模板匹配，完成零件的識別。文獻2中的識別方只能適用幾何尺寸相差較大、形狀差異較大的零件識別，無法實現幾何和形狀特征相似，表面紋理存在差異的精密結構件識別。

就現有的技術來說，結構件檢測的種類較單一，結構件種類間的差異較大，檢測效率不高，對表面紋理復雜多變的精密結構件無法進行有效的識別分類。

[1]卜偉；徐顯兵；肖江劍；王少劍；潘江鋒；彭成斌[J].計量與測試技術.2018,45(9):52-55.

[2]陳墩金；覃爭鳴；楊旭.一種基于視覺的零件快速識別方法[P].中國專利:CN108171102A,2018-06-15.

發明內容

針對精密結構件加工后紋理復雜、相似度高，導致艱難區分的問題，本發明提供了一種基于視覺的精密結構件識別方法。

本發明的一種基于視覺的精密結構件識別方法，包括以下步驟：

步驟1：基于互信息熵的圖像快速定位。使用滑動窗口對待檢測的精密結構件圖像進行掃描，采用互信息熵衡量模板精密結構件圖像與待檢測精密結構件圖像的相似度以進行快速粗定位，進一步完成模板精密結構件圖像與待檢測精密結構件圖像中結構件目標的定位。

步驟2：基于等積環形的圖像分割。對定位后的結構件圖像采用等積環分割得到多個目標環。

步驟3：有效特征點的篩選及匹配系數MRR的計算。

步驟4：根據匹配系數對零件進行定位與識別。通過對模板圖像特征和待檢測圖像特征的匹配實現精確定位及識別分類。

進一步的，有效特征點的篩選及匹配系數MRR的計算具體為：

步驟3.1對Sobel算子改進。傳統的Sobel算子描述水平、垂直方向的特征，對這4個方向的梯度加權求和，因此增加±45°以及±135°這4個方向的卷積核。