[发明专利]一种激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法

说明书

本发明公开了一种激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法，具体包括：首先选取一个像素级边缘点为原点建立坐标系，并以原点为中心取7╳7范围内像素；根据各像素的灰度值和坐标求灰度重心，像素级边缘点中心与重心的连线为理想直线的法线；然后用理想直线将7╳7范围内像素分为两个区域，每个区域内灰度值相同；根据理想直线的法线和7╳7区域内各像素的灰度值求得直线的参数；最后法线方向与理想直线的交点为亚像素边缘点位置；依次选取各像素级边缘点并重复以上过程，可求得各像素级边缘点对应的亚像素级边缘点。该方法具有模型简单，计算过程稳定快速的优点。

技术领域

本发明属于视觉检测领域，具体说是一种激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法。

背景技术

激光焊接作为一种连接金属件技术具有作用面积小、能量密度高、焊接效率高的特点，已在汽车、航空航天、造船等领域中得到了应用。目前，工业生产中激光焊接头安装在多自由度焊接机器人手臂或数控焊接机床上，焊接时焊接头按设定轨迹移动实现焊接。由于夹具夹装误差等因素的影响，待焊件夹装后焊接位置与预设轨迹会有偏差。激光焊接时激光束作用区域较小，这种偏差会影响焊接质量，甚至造成焊接失效。为消除待焊件实际焊缝位置与设定焊接轨迹的偏差，需要在焊接前重新规划焊接轨迹。待焊件的焊接轨迹可应用视觉方法通过检测焊缝的边缘来确定。本发明主要对激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法进行研究，为焊接轨迹规划提供技术支持。

博众精工科技股份有限公司吴晓军等人，在专利申请号为：201610209158.9，专利名称为一种具有广泛适应性的图像亚像素边缘提取方法中采用自适应高低阈值计算方法得到梯度图像，以任意像素位置为原点，建立相对坐标，取该点周围八邻域像素为局部极大中心值选择数据样本，根据梯度方向得到邻域的比较结果，确定当前像素位置是否为边界点候选位置利用像素点的各向邻点灰度加权值在边缘点达到最大值这一现象进行边缘检测。若局部梯度幅值的极值大于设定阈值为边缘点。采用基于Steger曲面拟合方法的Hessian矩阵法求取边缘点的亚像素位置。上述方法能够在特定条件下完成亚像素边缘检测，但存在计算过程较为复杂、计算效率不高的问题。

发明内容

本申请提供一种激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法，该方法具有模型简单，计算过程稳定快速等优点。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种激光拼焊待焊件图像中直线边缘亚像素检测方法，具体包括：首先选取一个像素级边缘点为原点建立坐标系，并以原点为中心取7╳7范围内像素；根据各像素的灰度值和坐标求灰度重心坐标，像素级边缘点中心与重心的坐标连线为理想直线的法线；然后用理想直线将选定的7╳7区域分为两个区域，每个区域内灰度值相同；根据理想直线的法线和7╳7区域内各像素的灰度值求得直线的参数；最后求法线方向与理想直线的交点，该交点为亚像素边缘点位置；依次选取各像素级边缘点并重复以上过程，求得各像素级边缘点对应的亚像素级边缘点位置。

进一步的，求取灰度重心坐标具体方法为：对待焊件图像高斯滤波后，应用Sobel算子求图像中待焊件的像素级边缘点。取像素级边缘点(i_k,j_k)，以(i_k,j_k)的中心为坐标原点，以水平方向为横坐标、竖直方向为纵坐标建立坐标系。以(i_k,j_k)为中心取7╳7范围内像素，各像素的灰度值用f(i_k,j_k)表示，则灰度重心坐标(i_kh,j_kh)为：

进一步的，求理想直线斜率：过亚像素边缘点的直线为理想直线，理想直线的法线为像素级边缘点(i_k,j_k)的中心与灰度重心(i_kh,j_kh)的连线。理想直线l_k表示为：

y＝ax+b