0019] 最小二乘擬合方法如下： 假設(shè)上邊緣點(diǎn)集有#數(shù)據(jù)點(diǎn)，坐標(biāo)分別為（；，力)，其中i=0, 1，…水采用最小二乘擬 合方法可得上邊緣直線，其方程為
[0020] (g)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)塊上邊緣直線:?上的點(diǎn)到下邊緣直線:?.的距離，取它們的平均 值，即為正方形標(biāo)準(zhǔn)塊邊長(zhǎng)的像素值。
[0021] (h)根據(jù)正方形標(biāo)準(zhǔn)塊已知尺寸(單位為mm)和步驟（g)得到的標(biāo)準(zhǔn)塊邊長(zhǎng)的像 素值，計(jì)算得到單位像素所占長(zhǎng)度（單位為mm)，完成計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的標(biāo)定。
[0022] 2)焊縫圖像采集； 本發(fā)明米用丹麥JAI公司生產(chǎn)的型號(hào)為g〇-5000_GE2的工業(yè)相機(jī)(分辨率為 2560X2048,幀率為22f/s)和奧普特公司生產(chǎn)的型號(hào)為0PT-RIG12000-W-ZHY環(huán)形光源組 成計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，其垂直視場(chǎng)大小為100mm，理論測(cè)量精度為〇. 0488mm。當(dāng)熱傳感器感應(yīng) 到焊縫在視覺視場(chǎng)范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出采集信號(hào)，觸發(fā)工業(yè)相機(jī)采集焊縫圖像。
[0023] 3)圖像預(yù)處理； 采用中值濾波圖像預(yù)處理方法，對(duì)焊縫圖像進(jìn)行濾波，去除噪聲干擾。
[0024] 4)焊縫兩側(cè)鋼軌邊緣直線定位； 采用邊緣粗定位和精定位兩步法，可以有效彌補(bǔ)焊縫圖像采集過程中照明光線不均對(duì) 測(cè)量精度的影響，提高測(cè)量精度。其主要步驟如下： (a)采用人工界入方法，在焊縫圖像中定位焊縫的左右邊界。
[0025] (b)鋼軌邊緣粗定位。首先，采用最大類間方差法對(duì)圖像進(jìn)行分割，得到二值圖 像；其次，在焊縫左右邊界所界定的矩形區(qū)域內(nèi)，采用掃描法自上而下掃描，獲取鋼軌初始 邊界，實(shí)現(xiàn)鋼軌邊緣粗定位，同時(shí)可以得到圖像垂直方向上背景和鋼軌所占的像素值，取兩 者最小值，記為
[0026] (c)焊縫左側(cè)鋼軌邊緣精定位，得到左側(cè)邊緣直線方程。為彌補(bǔ)光照不均對(duì) 測(cè)量精度的影響，本發(fā)明在左側(cè)局部矩形范圍內(nèi)進(jìn)行焊縫左側(cè)鋼軌邊緣精定位，此左側(cè)局 部矩形左邊界為焊縫圖像的左邊界，右邊界為焊縫的左邊界，垂直中心線為粗定位的鋼軌 邊緣，高為的三分之一。其實(shí)施過程如下： Stepl:在左側(cè)局部矩形區(qū)域內(nèi)，采用最大類間方差法進(jìn)行圖像分割，得到二值圖像；Step2:在左側(cè)局部矩形區(qū)域內(nèi)，自上而下掃描，獲取焊縫左側(cè)邊緣點(diǎn)集； Step3:采用第1)步中步驟（e)中所述方法，去除焊縫左側(cè)邊緣點(diǎn)集中的奇異點(diǎn)；Step4:采用最小二乘直線擬合法，對(duì)去奇異點(diǎn)后的點(diǎn)集進(jìn)行擬合得到焊縫左側(cè)邊緣 直線方程
[0027] (d)焊縫右側(cè)鋼軌邊緣精定位，得到右側(cè)邊緣直線方程同理，為彌補(bǔ)光照不 均對(duì)測(cè)量精度的影響，本發(fā)明采用步驟（c)相同的實(shí)施過程，在右側(cè)局部矩形范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 焊縫右側(cè)鋼軌邊緣精定位，此右側(cè)局部矩形左邊界為焊縫的右邊界，右邊界為焊縫圖像的 右邊界，垂直中心線為粗定位的鋼軌邊緣，高為的三分之一。
[0028] 5)焊縫錯(cuò)邊量計(jì)算； 焊縫錯(cuò)邊量計(jì)算的主要步驟如下： (a)利用第4)步得到的焊縫左右兩側(cè)鋼軌邊緣直線方程，在焊縫左右邊界所界定的區(qū) 域，分別計(jì)算直線丨%丨上的點(diǎn)到直線1?的距離，以及直線g上的點(diǎn)到直線:?1的距離，并 取這些距離的平均值。
[0029] (b)將第1)步得到的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果，乘以步驟（a)獲取的平均距離， 計(jì)算得到鋼軌焊縫錯(cuò)邊量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于計(jì)算機(jī)視覺的鋼軌焊縫錯(cuò)邊量測(cè)量方法，其特征在于包括W下方法步驟： 1) 計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)標(biāo)定；具體包括下述步驟： (a)采集已知尺寸大小的正方形標(biāo)準(zhǔn)塊圖像，要求標(biāo)準(zhǔn)塊與背景反差大，并且使采集 圖像中標(biāo)準(zhǔn)塊四周都為背景； 化）對(duì)標(biāo)準(zhǔn)塊圖像進(jìn)行中值濾波，去除噪聲干擾； (C)采用最大類間方差法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)塊圖像進(jìn)行分割，得到二值圖像，將標(biāo)準(zhǔn)塊從圖像背 景中分離出來； (d) 對(duì)步驟（C)得到的二值圖像，自上而下進(jìn)行掃描，獲取標(biāo)準(zhǔn)塊上邊緣點(diǎn)集，再自下 而上進(jìn)行掃描，獲取標(biāo)準(zhǔn)塊下邊緣點(diǎn)集； (e) 去除步驟（d)中得到的上邊緣點(diǎn)集和下邊緣點(diǎn)集中的奇異點(diǎn)； (f) 利用去除奇異點(diǎn)后的上邊緣點(diǎn)集和下邊緣點(diǎn)集，采用最小二乘直線擬合法分別得 到標(biāo)準(zhǔn)塊的上邊緣直線方程^和下邊緣直線方程;(g)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)塊上邊緣直線:1|止 的點(diǎn)到下邊緣直線的距離，取它們的平均值，即為正方形標(biāo)準(zhǔn)塊邊長(zhǎng)的像素值； 化）根據(jù)正方形標(biāo)準(zhǔn)塊已知尺寸(單位為mm)和步驟（g)得到的標(biāo)準(zhǔn)塊邊長(zhǎng)的像素值， 計(jì)算得到單位像素所占長(zhǎng)度（單位為mm)，完成計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的標(biāo)定； 2) 利用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)采集焊縫圖像； 3) 采用中值濾波圖像預(yù)處理方法，對(duì)焊縫圖像進(jìn)行濾波，去除噪聲干擾； 4) 焊縫兩側(cè)鋼軌邊緣直線定位；具體包括下述步驟： (a)采用人工界入方法，在焊縫圖像中定位焊縫的左右邊界； 化）鋼軌邊緣粗定位； (C)焊縫左側(cè)鋼軌邊緣精定位，得到左側(cè)邊緣直線方程; (d)焊縫右側(cè)鋼軌邊緣精定位，得到右側(cè)邊緣直線方程; 5) 焊縫錯(cuò)邊量計(jì)算；具體包括下述步驟： (a)利用第4)步得到的焊縫左右兩側(cè)鋼軌邊緣直線方程，在焊縫左右邊界所界定的區(qū) 域，分別計(jì)算直線^^止的點(diǎn)到直銀%的距離，^及直線%上的點(diǎn)到直線^的距離，并 取運(yùn)些距離的平均值； 化）將第1)步得到的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)標(biāo)定結(jié)果，乘W步驟（a)獲取的平均距離，計(jì)算 得到鋼軌焊縫錯(cuò)邊量。
【專利摘要】一種基于計(jì)算機(jī)視覺的鋼軌焊縫錯(cuò)邊量測(cè)量方法，包括步驟：1)采用已知尺寸的正方形標(biāo)準(zhǔn)塊，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)標(biāo)定，得到物像之間的比例關(guān)系，即單位像素所占長(zhǎng)度(單位為mm)；2)利用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)采集焊縫圖像；3)采用中值濾波方法對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除噪聲對(duì)測(cè)量精度的影響；4)采用粗定位和精定位兩步法，對(duì)焊縫兩側(cè)鋼軌邊緣直線進(jìn)行定位；5)利用第4）步得到的焊縫兩側(cè)鋼軌邊緣直線，計(jì)算焊縫錯(cuò)邊量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼軌焊縫錯(cuò)邊量的計(jì)算，具有自動(dòng)化程度高和精度高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號(hào)】CN105241384
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510804312
【發(fā)明人】熊邦書, 周文果, 莫燕, 雷鸰, 涂曉衍
【申請(qǐng)人】南昌航空大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日