[发明专利]工业环境中基于改进霍夫变换的扶梯梯级错齿对齐方法

权利要求书

1.工业环境中基于改进霍夫变换的扶梯梯级错齿对齐方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)、实时获取扶梯的每一阶梯级图像，并进行噪声去除；

步骤(2)、提取步骤(1)处理后图像的梯级有色边缘，对其进行边缘检测；

(2-1)采用阈值算法对步骤(1)图像进行二值化处理，判断步骤(1)处理后图像是否存在梯级有色边缘，若是则进行步骤2-2，反之则跳转至步骤(1)继续获取图像；

(2-2)对步骤(1)处理后图像进行扶梯的梯级边缘检测，提取整个梯级轮廓；

(2-3)对步骤(2-2-2)轮廓图利用改进霍夫变换直线检测算法提取当前扶梯阶梯的边缘直线；具体如下：

(2-3-1)由于步骤(2-2-2)轮廓图存在大量的边缘点，因此这些边缘点的直角坐标(X,Y)在极坐标系下对应着许多条直线；极坐标系下不同的直线存在交点(ρ,θ)，先判断(ρ,θ)是否同时满足公式(3)、(4)，如果满足则对经过交点的直线开始计数，等经过交点的直线的数量达到一定阈值时，即判定极坐标系的交点(ρ,θ)为直角坐标系下存在的边缘直线；如果不满足则直接去除(ρ,θ)；

ρ_lρρ_r 式(3)

θ_minθθ_max 式(4)

其中ρ_l为坐标原点到直线的垂直距离最小的阈值；ρ_r为坐标原点到直线的垂直距离最大的阈值；θ_min是直线的垂线与横轴顺时针方向的最小的夹角；θ_max是直线的垂线与横轴顺时针方向的最大的夹角；

(2-3-2)将步骤(2-3-1)满足条件的极坐标(ρ,θ)通过式(5)转化成直角坐标系下(X′,Y’),(X″,Y”)；

(2-3-3)由上述坐标(X′,Y′),(X”,Y”)构成当前扶梯梯级的边缘直线坐标点集合；

步骤(3)、判断梯级是否发生偏移

以首个梯级检测到的坐标点集合为标准，对后续检测到的梯级错齿所在直线的坐标点集合进行遍历，得到两个梯级坐标点之间距离最小的值；通过像素和实际场景下距离的比例S，得到后续梯级较首个梯级实际场景下的偏移距离；同时将偏移距离进行阈值比较，判定是否发生过大偏移；最后比较上述两个梯级坐标点的水平坐标的大小，判定是左移还是右移。

2.根据权利要求1所述的工业环境中基于改进霍夫变换的扶梯梯级错齿对齐方法，其特征在于步骤(1)梯级图像与实际环境的关系：

L_O＝SP_O 式(1)

其中P_O是图像中像素P_O的大小；L_O是实际环境下P_O对应的实际大小；S是实际环境距离大小与图像像素值大小的比例。

3.根据权利要求1所述的工业环境中基于改进霍夫变换的扶梯梯级错齿对齐方法，其特征在于步骤(2-1)具体如下：

(2-1-1)将步骤(1)图像转换到HSV空间；

(2-1-2)通过阈值算法将上述图像转换为二值图，其中梯级有色区域为255，其余为0；

(2-1-3)在二值图中设置九宫格，若九宫格中的255数值数量满足公式(2)时则步骤(1)图像保存，反之跳转至步骤(1)继续拍摄图像；

sum(P_(x,y)＝255)≥V 式(2)

其中P_(x,y)为二值图坐标点为(X,Y)的像素值；V为触发后续霍夫变换操作的九宫格设置的阈值；sum()为求和函数。

4.根据权利要求1所述的工业环境中基于改进霍夫变换的扶梯梯级错齿对齐方法，其特征在于步骤(2-2)具体如下：

(2-2-1)对步骤(1)处理后图像利用边缘检测算法获得初步轮廓图；

(2-2-2)通过开运算对初步轮廓图进行图像处理，具体是先对初步轮廓图进行腐蚀，去除不规整的物体边界，再进行膨胀，获得二次处理后的轮廓图，同时去除了物体周围的噪声。