[發明專利]一種棒材完整表面圖像獲取方法

有效

• 申請號: 202110365113.1
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113139900B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 石杰;鄧能輝;楊朝霖;吳昆鵬
• 申請（專利權）人: 北京科技大學設計研究院有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T7/66
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種棒材完整表面圖像獲取方法，屬于機器視覺檢測技術領域。該方法通過四個線陣相機從不同角度采集棒材圖像，通過分割算法得到棒材區域并進行骨架搜索；利用形變矯正算法將棒材區域變換到豎直狀態并位于圖像正中間，有效的避免了棒材生產過程中由于抖動造成的拍攝圖像扭曲的問題，真實的體現了實際的棒材狀態；依據相機和棒材的位置關系，計算出各相機像素坐標與實物坐標的轉換關系，得到各相機拍攝圖像的重合區域并進行剔除，保留下來的各相機圖像橫向進行拼接得到棒材的完整表面圖像。棒材完整表面圖像能更好的體現棒材的表面質量情況，同時也為后續的表面缺陷檢測處理提供了較好的基礎圖像數據。

技術領域

本發明涉及機器視覺檢測技術領域，特別是指一種棒材完整表面圖像獲取方法。

背景技術

隨著客戶對鋼材質量要求越來越高，針對其表面缺陷的檢測變得越來越重要，目前基于機器視覺的表面檢測技術在熱軋、中厚板等領域已接近成熟；然而在圓棒生產過程中，由于其生產速度快，抖動干擾大，不規則表面成像等影響，采集到的棒材圖像不能有效的為后續檢測提供基礎圖像保證，導致缺陷檢測識別率低，不能滿足現場使用需求。

本發明設計了一種獲取棒材完整表面圖像的方法，通過將相機采集到的圖像經過棒材區域提取、棒材圖像矯直、重合像素去除等過程得到完整的棒材表面展開圖像，為后續缺陷檢測提供較為可靠的圖像保障。將不規則的圓柱形表面調整為平面圖，為進一步的缺陷檢測提供了方便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種棒材完整表面圖像獲取方法。

該方法首先利用四個線陣相機分別從不同角度采集棒材表面圖像，然后通過分割模型提取出圖像中的棒材像素區域，采用彎曲矯正算法進行棒材圖像的矯正，矯正后圖像中棒材完全豎直，且位于圖像的正中間位置，計算各相機采集圖像像素與實物位置的轉化關系，得到各相機之間的重合區域并進行剔除，最后將各相機保留下來的圖像橫向進行拼接得到棒材的完整表面圖像。

具體包括步驟如下：

(1)利用四個線陣相機分別從不同角度采集棒材表面圖像；

(2)通過分割模型提取出圖像中的棒材像素區域，采用彎曲矯正算法得到棒材區域的骨架形態，進而利用形變矯正公式進行棒材圖像變換，得到矯正后的棒材圖像，矯正后圖像中棒材完全豎直，且位于圖像的正中間位置；

(3)計算各相機采集圖像像素與實物位置的轉化關系，得到各相機之間的重合區域并進行剔除；

(4)將步驟(3)中各相機保留下來的圖像橫向進行拼接得到棒材的完整表面圖像。

其中，步驟(1)中四個線陣相機分別在棒材橫截面圓周上以90度間隔采集棒材表面圖像，每個相機拍攝棒材表面的三分之一區域，各相機圖像之間有重合。

步驟(2)中分割模型選用Unet語義分割模型，彎曲矯正算法先采用分割模型提取出棒材的實際區域，然后通過計算橫向灰度值大于0的起始位置和終止位置，將橫向位置取平均值，并對這些數據進行中值濾波，濾除噪聲數據，得到棒材區域的骨架形態；圖像中每一行的棒材區域中心位置：

p_c(i)＝[max(p_f(i,j)＞0(i))+min(p_f(i,j)＞0(i))]/2

其中，p_f(i,j)＞0(i)表示圖像上第i行所有灰度值大于0的像素點位置；f(i,j)為圖像上第i行第j列的灰度值。

Unet語義分割模型的輸入為相機采集圖片，輸出為二值化圖像，其中像素值為0的區域為背景，像素值為1的區域為棒材。

步驟(2)中利用形變矯正公式進行圖像變換，形變矯正公式如下：