[发明专利]适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法及相机

说明书

本发明公开了一种适用于K‑TIG焊超强弧光场景的图像融合方法及相机，包括：自动曝光获取曝光序列，具体为：判断曝光时间序列是否为空，若为空，则使用自动曝光计算算法获取曝光时间序列；否则根据曝光时间序列中的曝光时间获取图像序列；计算相对曝光量比值，具体为：图像序列存入不同缓存区，读出相邻两帧图像数据，计算相对曝光量比值，写入相对曝光量比值缓存区；合成HDR像素，并写入HDR缓存区；色调重映射，输出HDR图像。本发明能够避开焊接弧光干扰，获取焊接过程高动态范围图像。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法及相机。

背景技术

锁孔钨极惰性气体保护焊(K-TIG焊)是一种能够形成贯穿工件的锁孔的焊接方法，能够在不开坡口的前提下一道焊透，双面成型。K-TIG焊特别适用于中厚板不锈钢、碳钢以及钛合金钢的焊接，具有良好的应用前景。目前，阻碍K-TIG焊推广的因素在于难以实现对其的实时过程监控，如焊接熔池监控以及焊缝偏差检测等。K-TIG焊在普通TIG焊的基础上，增大了焊接电流，电流最大可达1000A。大电流下燃烧的电弧亮度极高，远远超出普通低动态范围的工业相机所能够监测的范围。

中国发明专利CN108668093A公开了一种HDR图像的生成方法及装置，其主要通过将低曝光和高曝光的图像与中曝光的图像做比较，得到运动区域，以其获得更优化的权值以融合HDR图像。但焊接熔池以液体形式存在，因此上述方法不适用于K-TIG焊焊接监测。

中国发明专利CN108629739B公开了一种HDR图像的生成方法、装置及移动终端。其主要使用拉普拉斯金字塔对以获取的图像进行融合，并以此结果调整权值系数。该发明没有对需要融合的序列进行优化，无法应对太大动态范围的场景。

中国发明专利CN106162131A公开了一种实时图像处理方法，使用在现场可编程门阵列(FPGA)实现了优化后的HDR技术，其速度较快，但需要重新制造相机，且简单以因子2倍增曝光时间以获取低动态图像序列，而事实上，K-TIG焊所需要监测的特征最多仅为3个，上述方法存在较大的冗余，容易导致出现伪边缘缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中无法准确高效地观测K-TIG焊的电弧、熔池、锁孔以及焊缝的问题，本发明提供一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法及相机。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于K-TIG焊超强弧光场景的图像融合方法，包括：

自动曝光获取曝光序列，具体为：判断曝光时间序列是否为空，若为空，则使用自动曝光计算算法获取曝光时间序列；否则根据曝光时间序列中的曝光时间获取图像序列；

计算相对曝光量比值，具体为：图像序列存入不同缓存区，读出相邻两帧图像数据，计算相对曝光量比值，写入相对曝光量比值缓存区；

合成HDR像素，并写入HDR缓存区；

色调重映射，输出HDR图像。

进一步，所述曝光时间序列设置为3，曝光时间序列的第一位为电弧曝光时间，曝光时间序列的第二位为锁孔曝光时间，曝光时间序列的第三位为熔池曝光时间。

进一步，所述计算相对曝光量比值，具体步骤包括：

对相邻两帧图像中曝光时间更长的图像进行以像素饱和值为阈值的阈值分割；

对分割图像进行图像形态学运算处理，获取饱和边缘位置信息图像；

边缘位置信息图像分别与相邻两帧图像点乘，得到两帧感兴趣区域图像，对两帧感兴趣区域图像像素值分别进行求和得到过曝边缘像素值和