[发明专利]基于视觉感知的水体稳态时间预测方法

说明书

本发明提供了一种基于视觉感知的水体稳态时间预测方法，该方法包括对采集的气泡图像进行处理后得到气泡的数量、上浮速率、上浮偏移程度，基于气泡的数量、上浮速率、上浮偏移程度获取水体的晃动程度，根据水体晃动程度得到水体达到稳态所需标准时间；基于器件的体积、入水速度、出水速度、机械臂调整器件位姿时的速度变化程度构建稳态时间预测模型，基于水体达到稳态所需标准时间利用拟合算法对稳态时间预测模型进行拟合，求解模型中的待定系数。本发明中的稳态时间预测模型所选参数易获取，进行稳态时间预测时数据量和计算量小，预测所得稳态时间准确。

技术领域

本发明涉及图像处理、气密性检测领域，尤其是一种基于视觉感知的水体稳态时间预测方法。

背景技术

检测金属器件的密封性时一般采用浸水法，即将金属器件放进有水的玻璃缸中，给器件空腔内施加气压，通过观察或检测器件上是否冒出气泡来判断器件的密封性；而金属器件一般由机械臂放置到玻璃缸的水体中，且放置过程中难免破坏水体的稳态，使水体晃动，由于水体的晃动会干扰漏气孔冒出气泡的检测，因此需要静置一段时间让水体停止晃动，使得水体达到稳态。目前水体达到稳态所需时间是通过人为观察水体统计得到，主观性强，不够自动化，还浪费人力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于视觉感知的水体稳态时间预测方法，该方法包括：

步骤一，当机械臂刚完全移出水面时利用相机采集气泡图像，对气泡图像进行处理后分别得到黏着气泡和上浮气泡的气泡数量、上浮速率、上浮偏移程度；

步骤二，基于黏着气泡和上浮气泡的气泡数量、上浮速率、上浮偏移程度获取玻璃缸中水体的晃动程度；基于所述水体的晃动程度获取水体达到稳态所需标准时间；

步骤三，获取进行气密性检测的器件的体积，机械臂的入水速度、出水速度，以及机械臂调整所述器件位姿时的速度变化程度；

步骤四，基于器件的体积、入水速度、出水速度、速度变化程度构建稳态时间预测模型：

S为器件的体积，Z₁为入水速度，Z₂为出水速度，D为速度变化程度，a、b、c、d为待定系数；

步骤五，利用拟合算法基于所述水体达到稳态所需标准时间对稳态时间预测模型进行拟合，求解待定系数。

所述气泡数量的获取方法为：利用帧差法对采集的相邻两帧气泡图像进行处理，得到多帧气泡纹理图，对气泡纹理图进行二值化、中值滤波处理后得到多帧气泡特征图，则气泡的数量为：

ΔJ_n(i，j)为第n帧气泡特征图中坐标为(i，j)的像素点的像素值，N_n为第n帧气泡特征图中气泡的数量。

所述上浮速率的获取方法为：

获取任一气泡在第n帧、第n+1帧气泡特征图中的位置坐标，将所述位置坐标放在一个坐标系中，分别对应点p、点q，计算点p和点q之间的距离，根据距离与相机的采样间隔得到第n帧气泡特征图中该所述任一气泡的上浮速率V_n。

所述上浮偏移角的计算方法为：

θ表示根据任一气泡在第n帧、第n+1帧气泡特征图中的位置坐标得到的向量与所述坐标系中x轴之间的夹角，A_n为第n帧气泡特征图中该任一气泡的上浮偏移程度。

所述水体的晃动程度的计算方法为：