[发明专利]一种自动上卷系统的高效目标检测方法

说明书

本发明公开了一种自动上卷系统的高效目标检测方法，具体包括如下步骤：步骤1，通过工业相机获取检测对象的实时图像。步骤2，对步骤1获取的图像进行预处理；步骤3，对步骤2得到的图像进行边缘检测，得到二值表示的边缘图像；步骤4，在步骤3得到的边缘图像中利用霍夫变换椭圆检测法进行目标搜索；步骤5，利用基于长短轴的动态椭圆搜索法，以步骤4中搜索到的粗略椭圆长轴为基准，完成从一个端点开始至另一个端点的对椭圆边缘像素的搜索过程；步骤6，采用最小二乘法，对步骤5中搜索出的样本点进行椭圆拟合。本发明基于长短轴的动态椭圆搜索法，极大程度地避免了同型轮廓的干扰，提高了检测的精度。

技术领域

本发明属于图像处理与工业检测技术领域，涉及一种自动上卷系统的高效目标检测方法。

背景技术

随着现代加工业的发展，工业生产线对于自动化控制系统的需求越来越大，以冷轧生产线开卷机上卷为例，操作员通过操控按键，控制固定轨道的液压小车移动，将钢卷从鞍座托举，使钢卷从鞍座经过平移和下降移动至开卷机卷筒附近，并使钢卷卷心与开卷机卷筒中心对齐再对接，完成开卷机的上卷控制。而在对准钢卷时，由于现场的位置限制使操作员往往不能直接观察到目标对准的状态，需要反复巡视并校正钢卷位置，这使得上卷步骤变得非常繁琐，影响工业生产线的产出率，同时伴随着操作员工作量的增大，疲倦度的增高，非常容易发生控制失误，严重时将会导致工业事故，存在安全隐患。社会的发展和需求使得自动上卷系统的研发和使用成为了一种必然的需求，自动上卷是指通过特定传感器，检测定位钢卷的位置，得到钢卷的精确位置信息后，使液压小车托举钢卷并自动移动至目标地点，完成自动上卷。

自动上卷系统的使用大大提高了工业生产线的生产效率，目前普遍使用的自动上卷系统有激光定位式，通过在关键点安装激光传感器，判断钢卷是否运动到达该点，从而实现自动控制，这种方法结构简单，成本低廉，但是安全性和可控性较低；编码器式，通过安装在小车上的编码器测量小车位移，间接计算出钢卷位置，这种方法需要保证钢卷每次坐落在小车上的相同位置，且卷径相同才能保证高精度；测径式，通过图像传感器检测出钢卷卷径，使钢卷在下降阶段移动与卷径相等的距离，之后默认与卷筒对齐。这些传统的方法大多只能实现上卷过程的半自动化控制，无法实现全自动，且系统中传感器数量多，故障率高，使后期维护难度增大。

为了解决这种问题，设计了基于图像处理的自动上卷系统，其核心是通过安装在特定位置的工业相机，拍摄钢卷可运动的范围区域，在自动上卷时，通过图像处理技术，计算出钢卷的实时位置坐标，完成上卷过程的全程定位和跟踪，实现上卷过程全自动控制。该方法具有较强的可控性和实时性，但同时也引入了新的检测扰动，如光照强度、遮挡等。在图像处理时，将钢卷识别问题转化为椭圆检测，则主要的干扰来自于钢卷卷身板层的同型轮廓，其形状和大小与真实目标高度相似，非常容易使检测结果发散，影响检测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动上卷系统的高效目标检测方法，该方法基于长短轴的动态椭圆搜索法，极大程度地避免了同型轮廓的干扰，提高了检测的精度。

本发明所采用的技术方案是，一种自动上卷系统的高效目标检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1，通过工业相机获取检测对象的实时图像，以图像的左上角为坐标原点，建立平面直角坐标系。

步骤2，对步骤1获取的图像进行预处理；

步骤3，采用Canny算子法对步骤2得到的图像进行边缘检测，得到二值表示的边缘图像；

步骤4，在步骤3得到的边缘图像中利用霍夫变换椭圆检测法进行目标搜索；

步骤5，利用基于长短轴的动态椭圆搜索法，以步骤4中搜索到的粗略椭圆长轴为基准，完成从一个端点开始至另一个端点的对椭圆边缘像素的搜索过程；

步骤6，采用最小二乘法，对步骤5中搜索出的样本点进行椭圆拟合。

本发明的特点还在于，