[發明專利]一種鋼板尺寸視覺測量方法及系統

在審

• 申請號: 202111498112.0
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114494030A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 單鵬飛;楊風光;程詩堯
• 申請（專利權）人: 山東智驅力人工智能科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06T7/60;G06T7/73
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及板材尺寸的視覺測量技術領域，特別涉及一種鋼板尺寸視覺測量方法及系統。本發明的一種鋼板尺寸視覺測量方法及系統，利用單個攝像頭對任意視角任意相機可見范圍內的板材進行尺寸測量，通過視角變換方法將任意視角下的板材畫面映射到俯視視角下，然后通過混合自適應角點檢測方法對板材的端點進行提取，最后通過多尺度線性精度優化方法對板材尺寸進行高精度重建。

技術領域

本發明涉及板材尺寸的視覺測量技術領域，特別涉及一種鋼板尺寸視覺測量方法及系統。

背景技術

隨著鋼鐵行業數字化進程的不斷加速以及智能化水平的不斷提高，對鋼鐵制造過程中的各個環節的智能化水平提出了新的要求。在冶金行業板材需要進入熱處理加熱爐進行處理，為了更好的防止熱爐能源流失，需要準確控制熱爐開啟時長與開啟大小。熱爐門的開啟時間與開啟大小受到板材尺寸大小的影響，非精確性的尺寸測量將影響到爐門的開啟大小與開啟時間，如小尺寸的板材受到測量誤差的影響被誤測為大尺寸，進而導致爐門開啟時長與開啟大小增加，從而造成了熱爐能源流失。因此，如何精確可靠測量板材的尺寸成為了節省能源的關鍵。

在工業應用中，鋼板尺寸測量一般采用的方法為光柵測量法、三維激光測量法、雙目視覺測量方法。

光柵測量法需人工控制板材至滾道長度方向的中點，由對中鋼軌將板材加緊移動至輥道寬度方向中點，然后再控制板材后退，板材經過位于壓輥下方的光柵傳感器，并根據電機轉動速度以及通過光柵傳感器的時間測得板材的長度，寬度方向的尺寸由對中鋼軌的間距獲得。但是光柵法測量精度達10cm，精度較差，由此導致的板材加工過程能源損耗增加，除此之外，整個過程均需要人工參與測量效率較低。

雙目視覺測量法通過安裝于空間不同位置下的雙目相機進行公共視野內板材圖像獲取，通過特征提取、特征匹配解算板材特征點在空間中位置，通過多組空間點進行板材尺寸測量。該方法需要兩個相機存在公共視野且需要精確匹配特征點，由于板材角點的特征與板材表面以及周圍環境相似性較高容易造成誤匹配從而造成測量誤差，因此該方法存在不穩定性。

三維激光測量法將激光條紋投射于板材與導軌上，條紋受到被測物體的調制呈現不同形狀，相機捕獲到調制后的激光條紋對物體的空間尺寸進行物理解算，該方法在近距離下能夠獲得較高精度，但是其精度受到點云配準誤差的影響，此外高精度的三維激光傳感器硬件成本昂貴，影響大規模產線部署。

截至目前，在冶金行業大尺寸板材測量應用最廣泛的為光柵測量法。但是它的缺點也十分明顯，測量誤差大，測量過程全程人工參與效率較低。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種鋼板尺寸視覺測量方法及系統，其解決了在遠距離場景下，任意板材可見位置下大尺寸鋼板的測量精度不高的問題，方法具有低成本、易部署、穩定可靠的特點。

本發明所采用的技術方案如下：

一種鋼板尺寸視覺測量方法，包括以下步驟：

A、單個攝像頭對任意視角任意相機可見范圍內的板材進行拍攝，通過視角變換方法將任意視角下的板材畫面映射到俯視視角下，得到板材的投影圖像；

B、通過混合自適應角點檢測方法對所述板材的投影圖像中的板材的端點進行提取,獲得角點坐標，將俯視視角下的投影圖像在X方向與Y方向分別進行s與n均分，并對每一部分單位像素所表示的空間物理尺寸進行初始化，具體初始化方法為選擇首次測量的板材數值作為初始值；

C、最后通過多尺度線性精度優化方法求取每一部分所對應的校正尺寸對板材尺寸進行重建，從而獲取板材長度測量值與寬度測量值。

步驟A的具體方法包括：

A1：在物理空間中選擇矩形形狀的參照物，并定義參照物的四個點為A,B,C,D.

A2：獲取相機在任意角度下拍攝的圖像I，并對所述的圖像進行畸變校正得到圖像I'；