[发明专利]多根连铸坯端面视觉识别系统及中心坐标求取方法

摘要

一种针对连铸坯贴标系统利用模式识别图像处理获取连铸坯特征并提取连铸坯中心坐标的方法，为最终建立机器视觉贴标系统奠定技术基础，本发明基于机器视觉的连铸坯中心坐标提取方法所采用的硬件包括：CCD相机，LED光源，滤光镜，安装有图像存储与处理程序的计算机，标定板。本方法将视觉理论同工业生产实际相结合，将视觉理论应用于连铸坯生产中，组建了一套自动识别连铸坯，自动提取连铸坯端面中心的自动定位系统。不仅有效提高了连铸坯贴标效率、贴标精度，降低了贴标劳动成本，同时推进了视觉系统在实际工业生产中的应用。

主权项

1.一种针对连铸坯贴标系统利用模式识别图像处理获取连铸坯特征并提取连铸坯中心坐标的方法，为最终建立机器视觉贴标系统奠定技术基础，本发明基于机器视觉的连铸坯中心坐标提取方法所采用的硬件包括：CCD相机，LED光源，滤光镜，安装有图像存储与处理程序的计算机和标定板，LED光源为LED单色环形阵列光源，LED光源中心带有可固定放置CCD相机内孔，CCD相机放置于LED光源中心，且正对着连铸坯端面，保证待贴标连铸坯端面在CCD相机拍摄范围内，保证连铸坯端面在CCD相机焦距范围内，滤光镜为可通过本系统使用LED光源波长上下偏差15nm范围的窄带通滤光镜，使用螺纹配合旋拧在CCD相机镜头上，安装有图像存储和处理程序的计算机布置在不遮挡CCD相机采集图像的位置，CCD相机和光源分别通过通信电缆与安装有图像存储和处理程序的计算机连接在一起，标定板为圆形阵列靶标，标定板布置在与连铸坯端面对齐的竖直平面上，且保证标定板垂直于水平面，其特征在于所述方法包括如下步骤：（1）保证连铸坯端面与CCD相机镜头光轴垂直，采集待采集连铸坯端面图像，并对所得图像进行图像灰度化处理；（2）对图像采用固定阈值进行图像二值化处理，使灰度图像变为二值图像，突出连铸坯端面的特征；（3）去除非ROI(region of interest)区域图像，滤掉由于背景内窗户、反光物对连铸坯端面识别带来的影响；（4）去除ROI(region of interest)区域内面积过小、过大面积图像，使原图像尽量只保留连铸坯端面特征，减小后续运算量；（5）设计大小为n×n的正方形结构元素，并用此结构元素对得到的图像进行形态学开运算，其中n的大小根据连铸坯尺寸设置；（6）利用Canny算子对处理后的图像特征进行边缘检测；（7）对所得到的图像边缘利用针对本系统设计的管道法角点检测检测连铸坯端面四个角点，将检测到的连铸坯端面边界以图像像素从左到右从上到下第一个亮点为起点O，把连铸坯端面边界看做管道中的水流，在边界两边设置平行于连铸坯端面边界宽度相同的对称管道边界，管道宽度H=2×h，其中h为连铸坯端面边界到管道边界的距离，将O设为“水流”起点，以前n个点拟合方向得到“水流”的初始方向，当“水流”沿初始方向“流动”并产生轻微变化时，“管道”随“水流”的变化而变化，并延迟t个像素单位，而当“水流”剧烈变化并对“管道”边界产生冲击时，则判定为角点,若对“管道”边界产生冲击点的连铸坯端面边界像素为第i个边界像素，则角点为第i‑h个边界像素；（8）根据图像内特征物体的长宽比判断各个图像区域是单根连铸坯端面还是多跟连铸坯端面，并对所得结果进行标记；（9）对图像中单根连铸坯端面进行中心坐标拟合计算，对图像中多根连铸坯端面进行中心坐标估计，以及对估计的多跟连铸坯端面中心进行优化处理；（10）利用Delaunay三角剖分标定法求取连铸坯端面中心图像坐标与世界坐标之间的变换关系，根据所得到的变换关系求取连铸坯端面中心世界坐标，并保存所得到的连铸坯端面中心世界坐标。