[发明专利]罐盖视觉检测与定位方法及系统、介质、装置

说明书

本发明提供了一种罐盖视觉检测与定位方法，包括如下步骤：目标识别步骤：针对罐盖图像进行模板匹配，获取感兴趣区域；初步定位步骤：对于获取到的感兴趣区域进行轮廓匹配正六边形模板，缩小检测区域；精确定位步骤：根据罐盖中心的灰度特性进行阈值分割，提取中心孔作为罐盖中心；位姿解算步骤：根据标定的位姿关系解算出罐盖中心在世界坐标系下的二维坐标，并将其与高度传感器得到的数据融合，得到罐盖中心在世界坐标系下的三维坐标。本发明通过预先存储不同光照度下的模板，避免复杂的算法，同时又能满足不同环境下的检测需求，解决了光照条件对检测的影响，并通过模板匹配和轮廓匹配两种不同方法两次缩小了检测范围，确保能更准确地检测罐盖中心。

技术领域

本发明涉及罐车检测和定位技术领域，具体地，涉及一种罐盖视觉检测与定位方法及系统、介质、装置。

背景技术

在铁水运输与预处理、炼钢、精炼及连铸工艺及作业过程中，鱼雷罐车加盖作业是处理铁水至关重要的环节。在传统流程中，这一操作大多由人工操作机械臂抓取罐盖，并放置于罐车罐口上，难度极大，且对操作员有一定的危险性。因此，在极端恶劣环境(高温、粉尘及飞溅等)下鱼雷罐车加盖作业过程中存在的诸多问题。

经过检索，专利文献CN101003280A公开了一种鱼雷罐车定位及车号检测方法和装置，该方法通过非接触感应鱼雷罐体目标的温度从而实现铁水鱼雷罐车定位。该方法需要在鱼雷罐车罐口上安装两个非接触式热金属检测器，这对于安装精度以及设备的性能有较高要求；同时，该方法依据温差检测的原理，金属探测器离鱼雷罐车罐口不能太远，会对作业有一定的影响。

专利文献CN110378957A公开了一种面向冶金作业的鱼雷罐车视觉识别与定位方法及其系统，该系统使用了滑动窗口匹配的方式，并没有进一步缩小检测区域，容易受到环境的干扰；另一方面，识别椭圆特征进行罐盖和罐口的定位，需要设置自适应参数以满足不同光照条件下的需求，在椭圆特征提取过程中，要求特征提取准确，在复杂的环境中鲁棒性不高，容易产生比较大的误差。为了准确提取特征，对安装方式做出了很多要求，对于不同环境的适应能力不足。

因此，亟需开发一种能够通过视觉传感器识别罐盖，控制机械臂进行抓取的方法去保障炼钢作业过程中工人的安全，提高作业自动化程度和作业精度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于罐车的罐盖视觉检测与定位方法及系统、介质、装置。目的在于保障炼钢作业过程中工人的安全，提高作业自动化程度和作业精度。

根据本发明提供的一种罐盖视觉检测与定位方法，包括如下步骤：

目标识别步骤：针对罐盖图像进行模板匹配，获取感兴趣区域；

初步定位步骤：对于获取到的感兴趣区域进行轮廓匹配模板，缩小检测区域；

精确定位步骤：根据罐盖中心的灰度特性进行阈值分割，提取中心孔作为罐盖中心；

位姿解算步骤：根据标定的位姿关系解算出罐盖中心在世界坐标系下的二维坐标，并将其与通过高度信息及尺度变换得到的数据融合，得到罐盖中心在世界坐标系下的三维坐标。

优选地，目标识别步骤包括：

模板存储步骤：在作业区域内，拍摄多张不同光照情况下罐盖图像存储作为模板；

模板匹配步骤：将存储的模板在待检测图像内遍历，依次按照顺序进行比较，选择匹配度最高的区域作为感兴趣区域。

优选地，初步定位步骤包括：

图像预处理步骤：对感兴趣区域进行高斯滤波去除噪声，选择合适的阈值对感兴趣区域进行二值化；

提取轮廓步骤：使用Canny边缘检测算子在感兴趣区域内进行轮廓的提取；