[发明专利]基于机器视觉的耐火砖测量系统

权利要求书

1.基于机器视觉的耐火砖测量方法，包含以下步骤：

步骤1、搭建耐火砖测量装置，将耐火砖放置在可转动的转台上，使耐火砖的待测量表面正对三结构光激光传感器的位置，使导轨平动，三结构光激光传感器扫描耐火砖的待测量表面，以获取灰度信息和高度信息融合的耐火砖的原始彩色图像；

步骤2、对原始彩色图像滤波降噪，并分割出耐火砖所在的连通域，获得耐火砖连通域图像；

步骤3、对耐火砖连通域图像进行形态学处理，获得消除孤立噪声的修正后耐火砖图像；对修正后耐火砖图像进行边缘检测，获得边界直线段以及相邻直线段的交点，以相邻两个交点之间的距离作为耐火砖的边界尺寸；

和、或步骤4、耐火砖连通域图像进行通道分离，获得G通道图像，对G通道图像进行频域滤波增强获得时频域图像，对时频域图像识别所有连通域，根据连通域参数确定划痕区域；

和、或步骤5、采集耐火砖的彩色点云数据，对耐火砖所测上表面进行拟合，沿其上表面法向对点云数据进行高度分割，设置高度范围以筛选出耐火砖的深度缺陷；

和、或步骤6、采集耐火砖的彩色点云数据，对耐火砖所测上表面进行拟合得到拟合平面，获取拟合平面的法向量并计算表面倾斜角；

步骤7、使转台转动到耐火砖的下一检测面，重复执行步骤1-7；

所述搭 建耐火砖测量装置包括图像采集模块，控制模块，图像处理模块和反馈模块，图像采集模块具有底座，底座上设有承载三结构光激光传感器的导轨，步进电机通过联轴器带动三结构光激光传感器移动，承载耐火砖的转台固定于底座，三结构光激光传感器对准耐火砖的待测表面并扫描待测耐火砖的4 个端面；控制模块的输入端与图像采集模块连接，控制模块的输出端分别与图像处理模块和反馈模块连接，反馈模块包括行程开关，和执行剔除筛选操作的机械手；图像采集模块采集耐火砖图像信息，图像处理模块获取耐火砖图像信息，并对耐火砖图像信息进行分析，控制模块获得分析结果，控制模块将分析结果反馈至反馈模块；

根据两遍扫描法获取连通域，包括以下操作：

对耐火砖阈值图像进行第一遍扫描，赋予每个像素位置一个标签，赋予同一个连通域内的像素集合一个或多个不同标签，合并属于同一个连通域但具有不同值的标签；

对耐火砖阈值图像进行第二遍扫描，将具有相等关系的相同标签所标记的像素归为一个连通域，赋予连通域一个相同的标签。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的耐火砖测量方法，其特征在于，形态学处理包括对耐火砖图像进行开运算和闭运算，进行开运算去除孤立点噪声；进行闭运算使耐火砖图像边界平滑。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的耐火砖测量方法，其特征在于，使用candy算子进行边缘检测：用高斯平滑函数对修正后耐火砖图像滤波，令修正后耐火砖图像为f(x,y)，高斯函数为G(x,y)，平滑后的图像为fs(x,y)，则fs(x,y)＝G(x,y)*f(x,y)；计算梯度幅值图像M和角度幅值图像其中，Gx表示水平方向的梯度幅值分量，Gy表示垂直方向的梯度幅值分量；对梯度幅值图像M进行非极大值抑制：在梯度方向，在每一点上，领域的中心像素f(x,y)与沿着梯度线的两个相邻像素相比，若f(x,y)的梯度值小于或等于沿梯度线的两个相邻像素的梯度值，则令f(x,y) ＝0；采用双阈值检测并连接边缘，以高阈值图像为基础，以低阈值图像为补充来连接图像边缘。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的耐火砖测量方法，其特征在于，步骤3中，获取耐火砖的边界尺寸包括以下操作：

采集耐火砖的原始图像，对原始图像进行滤波降噪和阈值分割，获得耐火砖的连通域，将耐火砖连通域从原始图像中分离，获得耐火砖连通域图像；

对耐火砖连通图像进行形态学处理，获得修正后耐火砖图像；

对修正后耐火砖图像进行边缘检测，获得耐火砖的边缘检测图像；确定耐火砖图像的边缘后，边缘由一堆离散点组成，所有离散点都是连接的候选点；

通过边缘的离散点检测到曲线形成耐火砖的边界：经过Hough变换算法对离散点进行直线检测拟合出多条直线，对拟合出的直线结合K-Means的无监督聚类算法，从多组交点随机选取交点定义为聚类中心，将同一条边作为一个种类，每一个种类的直线提取一条直线作为耐火砖的边界，随后由求取相邻直线的交点，以相邻的两点之间距离作为耐火砖的外形边长。