[发明专利]一种用于机器人焊接视觉的图像快速降噪模型建立方法

说明书

一种用于机器人焊接视觉的图像快速降噪模型建立方法，属于成像技术领域。解决了机器人焊缝跟踪过程中需要快速降低飞溅噪音以及成像的问题。本发明先获取多帧曝光时长不同的标定图像；计算所有标定图像每个像素点的辐照度表达值；计算所有图像对应像素点辐照度表达值的加权平均值，作为对应像素点的最终的辐照度表达值；将所述辐照度表达值压缩成目标灰度值；任意选取两帧曝光时长不同的标定图像，构造带有映射关系的查找表，利用图形学操作方法，消除表格中的数据离群点与区域边缘的毛刺；将数据集中分布区域设定为脊线区域，通过像素邻域灰度平均的方法与卷积平均法对脊线区域数据进行修正；完成模型建立。本发明适用于图像快速降噪。

技术领域

本发明属于成像技术领域。

背景技术

在制造业中，机器人焊接发挥着重要的作用，其中成像系统在焊缝识别跟踪中又至 关重要。在很多机器人焊缝跟踪中焊接飞溅噪音不可避免，这就在一定程度上使成像画面产生过曝光的情况，同时飞溅噪音可能干扰比如焊缝、导引激光等视觉信息。

申请公布号为CN111299763A的发明专利，提出了一种抗噪声干扰的激光视觉焊缝自动跟踪方法及系统，通过对抗神经网络解决焊接过程强噪声干扰问题，又如申请公布 号为CN111028159A的发明专利通过神经网络矫正带有噪声的图像，但是将此类方法应 用在焊接中，需要上位机具备强大的运算能力，对图像进行复杂的计算，耗时较长。申 请公布号为CN110072051A的明专利通过获取多帧图像并对它们进行合成，所得图像在 亮光和暗光区域均获得良好的可视效果，而应用此类方法同样需要进行大量计算，并且 方法重点针对静态目标，而焊接飞溅为运动目标，使得多帧图像信息不同，并不适用。PhotonFocus公司提出的LinLog技术(线性对数成像技术)，在图像传感器层面， 抑制了光电转化进程，使得接受少量光子的像素正常线性曝光，而接受大量光子的像素 以相对缓慢的速度接近灰度饱和，以达到高动态范围成像的目的，但获取的结果图像可 能存在强光‘晕开’的效果，使得部分画面清晰度变低。

发明内容

本发明目的是为了解决机器人焊缝跟踪过程中需要快速降低飞溅噪音以及成像的问题， 提供了一种用于机器人焊接视觉的图像快速降噪模型建立方法。

本发明所述一种用于机器人焊接视觉的图像快速降噪模型建立方法，具体包括：

步骤一、获取多帧曝光时长不同的标定图像；

步骤二、计算所有标定图像，每个像素点的辐照度表达值；

步骤三、计算所有图像对应像素点辐照度表达值的加权平均值，作为对应像素点的最 终的辐照度表达值；

步骤四、利用色调映射函数，将所述最终的辐照度表达值压缩成目标灰度值；

步骤五、任意选取两帧曝光时长不同的标定图像，利用两帧图像中每个对应像素点的 目标灰度值，构造带有映射关系的查找表，所述查找表的横纵坐标分别是曝光时间不同图 像的像素灰度值；

步骤六、利用图形学操作方法，消除表格中的数据离群点与区域边缘的毛刺；

步骤七、将数据集中分布区域设定为脊线区域，通过像素邻域灰度平均的方法与卷积 平均法对脊线区域数据进行修正；完成模型建立。

进一步地，本发明中，步骤一中多帧曝光时长不同的标定图像：至少包括一帧最短曝 光时间图像与一帧最长曝光时间图像，且曝光时间均不同，在采集过程中保持工业相机与 采集场景相对静止。

进一步地，本发明中，步骤二中计算所有标定图像，每个像素点的辐照度表达值的具 体方法为：

步骤二一、根据像素灰度与辐照度以及曝光时间的固有关系，建立关系函数；

步骤二二、设定关系函数的损失函数，利用最小二乘法，获得辐照度表达值函数；