[发明专利]一种基于模板匹配与分布特征的焊点识别与定位方法

说明书

本发明公开了一种基于模板匹配与分布特征的焊点识别与定位方法；本发明在简单的模板匹配上做出改进，采用多级模板匹配来逐渐限制焊点的搜索范围，提高小尺寸、模板包含信息少的物体在大尺寸、环境复杂图像中匹配的成功率；针对特征不明显或随摆放角度导致像素分布、光照条件变化大的焊点，根据家电如冰箱背景区域与冷凝管的颜色、焊点分布特征等，结合多级模板匹配、大津算法、图像形态学、窗口搜索法等相关的运算来进行焊点搜索与定位。实验结果证明，本发明在光照条件不同、家电如冰箱摆放角度有一定偏差时有较高的识别准确率。其能够对流水线上某一型号的家电如冰箱的冷凝管区域内大小、形态各异的焊点进行准确的识别与定位。

技术领域

本发明涉及机器视觉中的特征点识别技术领域，具体涉及一种基于模板匹配与分布特征的焊点识别与定位方法。

背景技术

在一些机械加工、装配生产线上，由于点焊机的焊接工艺不成熟，有时会出现虚焊、漏焊、焊穿等情况，当家电如冰箱冷凝管上焊点附近出现状况时可能会泄露冷凝管中的含有碳氢化物、氟利昂等成分的制冷剂，这不仅会缩短机器的寿命，还会对人体和环境造成极大的危害。由此，家电的生产厂家需要一套完整的、能够准确识别焊点并在特定的焊点附近检测焊点有无有害气体泄露的检测设备。在检测过程中，焊点的识别与定位是整个焊点检测系统的重点以及难点所在，主要在于：

1)焊点太小，每个焊点图像包含的信息较少，在一个复杂的大环境中只用焊点图像寻找最佳匹配点时，成功识别焊点的概率较低。

2)在光照条件、偏转角度发生变化时，同一焊点区域的像素值的分布有很大不同。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于模板匹配与分布特征的焊点识别与定位方法，该方法适用于某一型号家电如冰箱检测流水线上冷凝管区域内焊点识别与定位，同时也可应用于其他特征点识别的场景。

本发明在简单的模板匹配上进行改良，使用多级模板匹配，将模板匹配分为L、M、S三级进行：L级为包含整个冷凝管区域的大模板，用来排除拍摄环境因素的干扰、限定冷凝管区域；M级为包含待识别的焊点以及焊点周围环境的中级模板，用于每一个焊点大致区域的判定；S级为仅含有目标焊点图像的小模板，用于焊点位置的确定。在模板制作时制作不同摆放角度条件下的三套模板，在识别过程中先用三套模板中的L级模板依次与待检测图像进行模板匹配，分别求出匹配过程中最佳匹配区域与模板的相关系数，并据此来选择当前图像偏转角度的一套模板进行M、S级的匹配。每一级的匹配都在保证匹配成功率的基础上限定待识别区域，最终提高尺寸小、模板包含信息少的焊点在一幅尺寸大、环境复杂图像中匹配的成功率。

本发明的技术方案具体介绍如下。

一种基于模板匹配与分布特征的焊点识别与定位方法，具体步骤如下：

1)在家电的焊点检测流水线上利用相机对到达指定待检测位置的若干相对相机平面偏转角度不同、光照条件不同的产品进行拍摄，得到焊点区域内分布特征和焊点位置特征类似的不同产品的多幅图像，并选取焊点区域内分布特征典型的一个产品，拍摄其与相机平面夹角为-15°、0°、15°，即偏转角度为-15°、0°、15°时的三幅图像；

2)对步骤1)采集的同一家电不同摆放角度的三幅图像分别按照L、M、S三级模板来截图，制作偏转角度为-15°、0°、15°的三套模板；其中L级为包含整个冷凝管区域的大模板，M级为包含待识别的焊点以及焊点周围环境的中级模板，S级为仅含有焊点图像的小模板；