[發明專利]一種用于機器人焊接視覺的圖像快速降噪模型建立方法

在審

• 申請號: 202110012679.6
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112734667A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 李瑞峰;王珂;秦中昊;趙立軍;葛連正
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/80
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

一種用于機器人焊接視覺的圖像快速降噪模型建立方法，屬于成像技術領域。解決了機器人焊縫跟蹤過程中需要快速降低飛濺噪音以及成像的問題。本發明先獲取多幀曝光時長不同的標定圖像；計算所有標定圖像每個像素點的輻照度表達值；計算所有圖像對應像素點輻照度表達值的加權平均值，作為對應像素點的最終的輻照度表達值；將所述輻照度表達值壓縮成目標灰度值；任意選取兩幀曝光時長不同的標定圖像，構造帶有映射關系的查找表，利用圖形學操作方法，消除表格中的數據離群點與區域邊緣的毛刺；將數據集中分布區域設定為脊線區域，通過像素鄰域灰度平均的方法與卷積平均法對脊線區域數據進行修正；完成模型建立。本發明適用于圖像快速降噪。

技術領域

本發明屬于成像技術領域。

背景技術

在制造業中，機器人焊接發揮著重要的作用，其中成像系統在焊縫識別跟蹤中又至 關重要。在很多機器人焊縫跟蹤中焊接飛濺噪音不可避免，這就在一定程度上使成像畫面產生過曝光的情況，同時飛濺噪音可能干擾比如焊縫、導引激光等視覺信息。

申請公布號為CN111299763A的發明專利，提出了一種抗噪聲干擾的激光視覺焊縫自動跟蹤方法及系統，通過對抗神經網絡解決焊接過程強噪聲干擾問題，又如申請公布 號為CN111028159A的發明專利通過神經網絡矯正帶有噪聲的圖像，但是將此類方法應 用在焊接中，需要上位機具備強大的運算能力，對圖像進行復雜的計算，耗時較長。申 請公布號為CN110072051A的明專利通過獲取多幀圖像并對它們進行合成，所得圖像在 亮光和暗光區域均獲得良好的可視效果，而應用此類方法同樣需要進行大量計算，并且 方法重點針對靜態目標，而焊接飛濺為運動目標，使得多幀圖像信息不同，并不適用。PhotonFocus公司提出的LinLog技術(線性對數成像技術)，在圖像傳感器層面， 抑制了光電轉化進程，使得接受少量光子的像素正常線性曝光，而接受大量光子的像素 以相對緩慢的速度接近灰度飽和，以達到高動態范圍成像的目的，但獲取的結果圖像可 能存在強光‘暈開’的效果，使得部分畫面清晰度變低。

發明內容

本發明目的是為了解決機器人焊縫跟蹤過程中需要快速降低飛濺噪音以及成像的問題， 提供了一種用于機器人焊接視覺的圖像快速降噪模型建立方法。

本發明所述一種用于機器人焊接視覺的圖像快速降噪模型建立方法，具體包括：

步驟一、獲取多幀曝光時長不同的標定圖像；

步驟二、計算所有標定圖像，每個像素點的輻照度表達值；

步驟三、計算所有圖像對應像素點輻照度表達值的加權平均值，作為對應像素點的最 終的輻照度表達值；

步驟四、利用色調映射函數，將所述最終的輻照度表達值壓縮成目標灰度值；

步驟五、任意選取兩幀曝光時長不同的標定圖像，利用兩幀圖像中每個對應像素點的 目標灰度值，構造帶有映射關系的查找表，所述查找表的橫縱坐標分別是曝光時間不同圖 像的像素灰度值；

步驟六、利用圖形學操作方法，消除表格中的數據離群點與區域邊緣的毛刺；

步驟七、將數據集中分布區域設定為脊線區域，通過像素鄰域灰度平均的方法與卷積 平均法對脊線區域數據進行修正；完成模型建立。

進一步地，本發明中，步驟一中多幀曝光時長不同的標定圖像：至少包括一幀最短曝 光時間圖像與一幀最長曝光時間圖像，且曝光時間均不同，在采集過程中保持工業相機與 采集場景相對靜止。

進一步地，本發明中，步驟二中計算所有標定圖像，每個像素點的輻照度表達值的具 體方法為：

步驟二一、根據像素灰度與輻照度以及曝光時間的固有關系，建立關系函數；

步驟二二、設定關系函數的損失函數，利用最小二乘法，獲得輻照度表達值函數；