[发明专利]一种用于散堆抽芯铆钉识别定位的图像处理方法

说明书

本发明提出一种用于散堆抽芯铆钉识别定位的图像处理方法，该方法利用混合形态学与阈值化处理的方法进行图像预处理，初步提取出铆钉的大头轮廓；再利用相似度滤除的方法精确提取出大头轮廓；创立单像素掩模并进行多重掩模相减运算，采用阈值化处理原图像，在得到的轮廓主方向上绘制单像素点，创建单像素掩模；掩模图像减去原二值图，统计相减后的图像中单像素点的个数；进行多次掩模图像相减，并统计处理之后图像中单像素数量随叠加次数的变化规律；最终根据掩模图像变化结果进行抓取方向的判定。本发明能够从原始图像最终获得抓取位姿，并且保证获得的位姿是100%准确的。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体指代一种面向散堆抽芯铆钉识别与定位的图像处理方法。

背景技术

随着计算机视觉技术和机器人技术不断发展，视觉引导机器人抓取也逐渐成为自动化、智能化工业生产的主流趋势。将视觉系统固定安装与机器人末端，并对视觉坐标系和机器人坐标系进行精确标定，抓取目标的信息经过提取和测量之后便可转到机器人坐标系下，并引导机器人抓取。机器人视觉已经逐渐在航空航天、交通运输、医疗装备、智能制造等领域占据主要地位。

利用机器人进行视觉引导铆钉抓取的过程中，视觉系统必须准确的计算出铆钉的位置和姿态，从而发送给机器人，完成抓取工作。抽芯铆钉是一种特殊的航空的铆钉，由钉头和钉杆组成。大量的铆钉散乱的堆叠在钉盒中，钉头和钉杆相互遮挡，这影响了视觉的三维定位。所以，在进行视觉三维重建之前，应首先从图像中提取出铆钉。图像处理的主要任务是从散堆图像中分割出铆钉的大头轮廓，进一步获得抓取点和抓取方向。航空装配的容错率为0，所以图像处理需要100％准确。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于散堆抽芯铆钉识别定位的图像处理方法，以实现通过图像处理，从散堆的抽芯铆钉图像中提取铆钉的大头轮廓，并计算出100％稳定的抓取点和抓取方向；本发明的方法解决了现有技术中散堆抽芯铆钉提取与位姿计算问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种用于散堆抽芯铆钉识别定位的图像处理方法，包括步骤如下：

1)图像预处理提取出钉头的初步轮廓；

2)采用模板匹配和相似度的方法进一步对钉头的初步轮廓进行过滤；

3)多重单像素掩模模板叠加对铆钉抓取方向进行检测和修正。

优选地，所述步骤1)具体包括：将抽芯铆钉放置在黑色背景的铆钉盒中，采集铆钉图像后进行图像滤波和去噪；根据可控光源的环境和铆钉钉头、钉杆的反光特性，进行多次形态学腐蚀运算，将钉杆的图像全部去除，钉杆的轮廓保留下来；阈值化处理，将钉杆的轮廓完全去除；多次形态学膨胀运算，将钉头的轮廓复原与原始图像相同，钉杆的轮廓消失。

优选地，所述步骤2)中采用相似度滤除的方法去除步骤1)预处理中没有去除的琐碎轮廓。

优选地，所述步骤3)具体包括：采用阈值化处理原始图像，在得到的轮廓主方向上绘制单像素点，创建单像素掩模；掩模图像减去原二值图，统计相减后的图像中单像素点的个数；进行多次掩模图像相减，并统计处理之后图像中单像素数量随叠加次数的变化规律；最终根据掩模图像变化结果进行抓取方向的判定。

本发明的有益效果：

本发明采用单像素掩模图像，并进行多重掩模叠加，实现了铆钉主方向的唯一性判定，具有一下优点：

1、本发明的方法可以从散乱的铆钉图像中准确提取铆钉的钉头轮廓；

2、本发明的方法可以准确获得铆钉的抓取点位和抓取方向，且能保证抓取方向唯一。

附图说明

图1为本发明方法的原理图。