[发明专利]一种冷轧带钢表面图像自动融合方法

说明书

技术领域

本发明属于轧钢自动控制领域，特别涉及一种用于冷轧带钢表面图像自动融合的方法。

背景技术

随着机器视觉技术的发展及工业流水线速度、精度的提高，线扫描成像系统越来越多地被工业检测系统开发工程师所重视。由于线扫描相机具有分辨率高，响应速度快的特点，可以实现高精度、高速度测量，所以利用线扫描相机进行带钢的表面质量检测也得到了广泛应用。随着汽车、家电等产品制造商对钢板表面质量要求的提高，在运行效率、设备能力、经济条件多重考虑下，采用多台线扫描相机同步图像采集的方式已经被广泛认可。在先拼接融合的实现既有利于带钢表面完整的质量信息的采集，又有利于实时图像的监控和回放。但与此同时对于高速运转的工业流水线，快速高效的图像拼接融合，也成为了提高系统运行效果的一大瓶颈。

目前，针对线扫描图像融合的方法主要是通过对多幅同步图像重合部位进行辨识，确定图像重合量进行融合。确定重合面的方法主要有灰度相关法及特征相关法。灰度相关法适用于图像重合部位图像上灰度相对近似，图像上有明显的灰度梯度。而特征相关法适用于图像背景灰度相对有变化，前景特征明确的图像环境。对于冷轧带钢表面图像的融合，由于图像上没有明显的灰度梯度，不适合使用灰度相关法。采用特征相关法同样需要先增强前景图像特征，再采用快速的特征匹配及融合算法，才能适用于带钢生产的工业环境，但迄今为止，现有技术尚未见有较为合适的方法。

发明内容

一种冷轧带钢表面图像自动融合方法，分为图像拼接横移数组的确定和在线图像融合两个阶段，且图像拼接横移数组的确定是在实际开展图像融合前完成。

图像拼接横移数组的确定方法及步骤为：

（1）图像采集：通过线扫描相机采集实时带钢同步图像，要求图像尺寸相同，按相机摆放顺序组成上下表面图像队列f_U(x,y)_i(i=1…n_U)和f_D(x,y)_i(i=1…n_D)；其中n_U和n_D分别为上下表面相机个数。

（2）提取背景图片和嵌入图片：对于上下表面采取同样的方式提取背景图片和嵌入图片，

背景图片为f(x,y)_j

嵌入图片为f(x,y)_j+1

其中j从1开始，且j＜单面相机个数。

（3）图像剪切：由于相机位置相对固定，为了提高分析速度，分析前初步估计背景图片和嵌入图片的重叠区域位置，各自向非重叠区扩展一定尺寸，将剩余非重叠区剪切掉。

（4）图像增强：首先对背景图片和嵌入图片进行中值滤波；然后对背景图片和嵌入图片上每一纵列使用直方图均衡化方法形成待分析的背景图片和嵌入图片。

（5）计算拼接横移量：首先采用SURF算法分别计算背景图片和嵌入图片的特征点及其8×8维的描述单元；再进行特征点匹配，其中描述单元的匹配采用最短距离法，同时要求匹配上的特征点描述单元最短匹配距离要小于1/2的次短匹配距离；然后根据匹配上的特征点计算两图像的拼接横移量H_i，即两图像的重叠尺寸。

（6）生成图像拼接横移数组：重复步骤（2）-（5），最终生成拼接横移数组H_i(i=1……n-1)，n为单面相机个数。

实际系统运行时在线图像融合方法及步骤如下：

（1）图像采集：方法如确定图像拼接横移数组方法步骤（1），不同的是，此时对每台相机采集连续图像，持续形成上下表面图像队列。

（2）提取背景图片和嵌入图片：对于上下表面采取同样的方式提取背景图片和嵌入图片，