[发明专利]一种焊缝跟踪激光中心线提取方法

说明书

本发明公开了一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，包括步骤：(1)获取初始激光中心线位置，采样选取若干节点拟合非均匀有理B样条曲线并定义为主动轮廓模型的内部能量；(2)采用高斯拉普拉斯LOG算子计算步骤（1）中每个节点附近的响应值并定义主动轮廓模型的外部能量；(3)采用贪心算法计算比较外部能量的响应值得到当前迭代的变换位置；(4)利用灰度重心法获取步骤（3）中新节点的亚像素精度位置；(5)对步骤（4）中获取的亚像素精度位置的新节点拟合成新的非均匀有理B样条曲线作为当前帧图像的激光中心线位置。本发明采用局部迭代方式，能有效减小干扰，适用性更强，且局部迭代方式处理时间短，提高了焊缝跟踪的准确性和实时性。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，更具体地，涉及一种焊缝跟踪的结构光视觉传感器的激光中心线提取方法。

背景技术

随着智能制造的发展和人工成本的上升，自动化焊接的需求也逐渐增大。由于焊接工件的制造误差及定位误差无法消除，采用结构光视觉传感器作为焊接辅助设备成为了很多企业的选择。结构光视觉传感器是一种非接触式的检测设备，具有稳定性好，速度快，精度较高的特点，应用越来越广泛，在焊缝跟踪领域的应用也越来越成熟。焊缝跟踪过程中，产生的弧光、烟雾以及飞溅会影响采集图像的质量，很大程度上会干扰激光中心线的识别准确度。根据线结构光传感器的特点，发射的激光在工件表面形成激光条纹，相机采集激光条纹图像，通过三角测量模型，可以得到激光条纹上的点在相机坐标系下的位置。因此，准确获取激光中心线的位置是保证测量精度的重要因素，激光中心线的提取也是传感器开发过程中的关键技术之一。

目前，激光中心线提取方法中，主要采用边缘检测和拟合的方式，这种方法适合没有噪声干扰的情况下对激光中心线进行提取。采用阈值分割的方式提取激光条纹，这种方法当出现较大弧光干涉时，提取的激光条纹区域将包括弧光区域，导致激光中心线提取失败。这些方法都无法适应大噪声干扰的情况。

采用上述方式对环境噪声敏感，不适用于实际的焊缝跟踪中出现的弧光、飞溅及烟雾干扰的情况，并且上述方式对图像进行全局的处理，运算量大，不满足焊缝跟踪实时性的要求。

发明内容

本发明提出一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，其目的在于，焊缝跟踪过程中出现弧光、飞溅及烟雾干扰的情况下，准确快速的提取出激光中心线位置，提高机构光视觉传感器的稳定性和准确性，扩大结构光视觉传感器的应用范围。

本发明采用的技术方案为:

一种焊缝跟踪激光中心线提取方法，包括以下步骤：

(1)定义主动轮廓模型的内部能量：获取初始激光中心线位置，采样选取若干节点拟合非均匀有理B样条曲线，将所述非均匀有理B样条曲线定义为主动轮廓模型的内部能量；

(2)定义主动轮廓模型的外部能量：采用高斯拉普拉斯LOG算子计算步骤(1)中每个节点附近的响应值，根据所述的响应值定义主动轮廓模型的外部能量；

(3)采用贪心算法在节点的8领域内计算比较外部能量的响应值，将能量最小位置作为当前迭代的变换位置；

(4)利用灰度重心法获取步骤(3)中新节点的亚像素精度位置；

(5)对步骤(4)中获取的亚像素精度位置的新节点拟合成新的非均匀有理B样条曲线作为当前帧图像的激光中心线位置。

进一步地，所述步骤(1)中，对初始激光中心线进行采样，获取m个节点，选择一条n次非均匀有理B样条曲线C: