[发明专利]基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法

说明书

本发明公开了基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，涉及视觉处理技术领域，采用基于全局距离阈值滤波的方法，快速将一些误差较大的点滤除，对于一些误差较小、处于真实焊缝附近、但仍然会影响焊接轨迹的误差点，采用了基于模板滤波的方法将其滤除，最后得到了准确光滑的焊缝轨迹曲线。本方法可有效提高噪音点和误差点的滤波效率，获得准确完整的焊缝轨迹。

技术领域

本发明涉及视觉处理技术领域，尤其是基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法。

背景技术

当代的自动化工业领域中，自动焊接技术对生产效率和质量有着越来越明显的改善和提高。虽然现在的焊接机器人大多数已经不需要人工示教和离线编程，但是基于激光引导的焊接仍然存在定位点误差，滤波效果不理想等问题，极大制约了自动焊接技术的发展。

因此，急需一种方案解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，采用基于全局距离阈值滤波的方法，快速将一些误差较大的点滤除，对于一些误差较小、处于真实焊缝附近、但仍然会影响焊接轨迹的误差点，采用了基于模板滤波的方法将其滤除，最后得到了准确光滑的焊缝轨迹曲线。本方法可有效提高噪音点和误差点的滤波效率，获得准确完整的焊缝轨迹。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，包括如下步骤：

(1)对图像定位后并转换到基坐标下的三维点进行降采样；

(2)将步骤(1)得到的降采样点按照焊缝方向的坐标轴排序，获得一组有序的特征点序列，并计算该序列点集中每个点的邻近点距离，得到其均值与方差；

(3)根据步骤(2)得到的距离均值与方差，计算滤波所需要的全局距离阈值；

(4)根据步骤(3)得到的全局阈值，对特征点序列中的点距进行判断：

a.若当前点的邻域均值大于阈值，则将其判断为离群点，将其滤除；

b.若前点的邻域均值小于或等于阈值，则判断为正常点，将其保留；

遍历所有点，得到滤波后点序列，并进行下一步操作；

(5)利用“从有到有”的规则采集模板焊缝，将步骤(4)中所述滤波后点序列作为初始模板点序列；

(6)利用基于梯度变换的迭代在线模板学习方法，对步骤(5)中初始模板点序列进行首尾延长，得到完整模板点序列；

(7)采用模板匹配的方法对步骤(6)中所述完整模板点序列与滤波后的当前扫描点序列进行配准，得配准后模板点；

(8)根据步骤(7)中得到的配准后模板点，通过模板滤波方法处理步骤(7)所述的当前点序列，得到准确的当前焊缝特征点；

(9)采用最小二乘曲线拟合的方法，对步骤(8)中所述特征点进行曲线拟合，得到较为平滑的三维焊接曲线，并发送给ABB工业机器人。

优选的，所述步骤(1)对图像定位后并转换到基坐标下的三维点进行降采样，具体为：利用体素化方法，对采集到的点建立三维栅格，每个栅格的大小为1mm*1mm*1mm。对于处于同一体素内的点，用重心点表示，公式为：

其中，Q为某个栅格内特征点的集合，N为该栅格内点数。

优选的，所述步骤(2)中计算该序列点集中每个点的邻近点距离，得到其均值与方差，公示为：