一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法与流程

本申请属于机器视觉检测，具体而言，涉及一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法。

背景技术：

1、集装箱制造行业顶板为大面积金属薄板，表面涂覆防锈油脂，一字线激光打光后会产生大面积镜面过曝饱和区域。现有工业视觉边缘检测手段（canny算子、大津otsu阈值分割、传统激光三角法、亚像素灰度边缘提取）均依靠图像灰度梯度变化识别板材轮廓；在高反光过曝区域，图像灰度值饱和，梯度信息完全消失，直接造成板材边缘漏检、定位偏移。

2、现有方案存在多重缺陷：对相机硬件要求高，需2000万像素以上工业相机才能勉强降低误差；处理耗时长达150~250ms，无法满足机器人实时取料控制节拍；过曝工况下定位误差扩大至±2~5mm，无法满足自动化搬运高精度需求；光条有效占比低于6%时，灰度直方图分割算法直接失效。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，能够依靠激光光条行坐标跳变识别板材厚度突变边界，实现高反光环境下稳定、高精度、快速板材边缘定位与规格自动识别。

2、本申请实施例提供的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，所述方法包括以下步骤：

3、采集打射有一字线激光光条的金属板材图像，并且基于图像列灰度特征构建自适应筛选阈值，筛选出承载激光光条的有效图像列；

4、针对筛选出的有效图像列，自动划定光条有效积分区间，并且基于灰度矩运算求解各列激光光条中心坐标，将该中心坐标定义为激光相位值，形成相位序列；

5、识别相位序列中的过曝失效列并进行修复；其中，若连续过曝失效列的数量未超过设定阈值，采用插值算法补全相位值；若连续过曝失效列的数量超过设定阈值，重新采集金属板材图像；

6、对修复完成的相位序列做差分运算，依据差分幅值突变峰值定位板材左右边缘对应的图像坐标，结合相机标定参数换算得到板材实际边缘位置；

7、提取差分运算得到的序列中幅值超过次级阈值的相位跳变特征，并与预存的板材规格相位跳变模板库进行匹配，得到当前金属板材对应的规格型号。

8、在一些实施例中，通过如下方式计算自适应筛选阈值，并进行筛选：

9、

10、

11、其中，为坐标（i，j）出像素灰度值；为第j列全部像素灰度均值；为第j列灰度方差；为该列参与计算的像素总行数；为有效图像列判定阈值；为方差比例系数；为背景参考列方差均值；若，第j列为有效图像列。

12、在一些实施例中通过如下公式计算激光光条中心：

13、

14、其中，为第j列激光光条中心行坐标；为零阶矩，代表该列激光光条总灰度能量；为一阶矩，行坐标加权灰度和；为自动划定的光条有效积分区间。

15、在一些实施例中，自动划定光条有效积分区间的方式为：筛选列内像素灰度与列均值差值绝对值超过局部标准差1.5倍的连续行段作为积分区间。

16、在一些实施例中，采用线性插值或三次样条插值算法补全相位值；若连续过曝失效列的数量超过设定阈值，启动辅助补光装置，重新采集金属板材图像。

17、在一些实施例中，通过如下公式计算板材实际边缘位置：

18、

19、

20、其中，为相邻两列相位一阶差值，通过取绝对值得到左、右侧极大值峰值对应的图像列坐标、；为相机标定比例系数；为求解得到的板材实际物理宽度。

21、在一些实施例中，所述板材规格相位跳变模板库支持在线更新模板、新增板材规格模板；其中，各规格板材的相位跳变模板由对应型号板材多次标定采样均值生成。

22、在一些实施例中，还提供一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位装置，所述装置包括：

23、筛选模块，用于采集打射有一字线激光光条的金属板材图像，并且基于图像列灰度特征构建自适应筛选阈值，筛选出承载激光光条的有效图像列；

24、形成模块，用于针对筛选出的有效图像列，自动划定光条有效积分区间，并且基于灰度矩运算求解各列激光光条中心坐标，将该中心坐标定义为激光相位值，形成相位序列；

25、修复模块，用于识别相位序列中的过曝失效列并进行修复；其中，若连续过曝失效列的数量未超过设定阈值，采用插值算法补全相位值；若连续过曝失效列的数量超过设定阈值，重新采集金属板材图像；

26、换算模块，用于对修复完成的相位序列做差分运算，依据差分幅值突变峰值定位板材左右边缘对应的图像坐标，结合相机标定参数换算得到板材实际边缘位置；

27、匹配模块，用于提取差分运算得到的序列中幅值超过次级阈值的相位跳变特征，并与预存的板材规格相位跳变模板库进行匹配，得到当前金属板材对应的规格型号。

28、在一些实施例中，还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述任意一项所述的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法的步骤。

29、在一些实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述任意一项所述的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法的步骤。

30、本申请所述的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，摒弃传统灰度梯度检测方式，依托激光光条相位跳变特征实现高反光金属板材边缘稳定检测。通过自适应阈值筛选有效光条列滤除背景噪声，灰度矩求解相位值规避过曝灰度饱和失效问题，分工况对过曝相位序列做插值修复或补光重拍保障数据连续性，再经相位差分精准定位板材实际边缘，最后通过相位跳变特征匹配模板库自动识别板材规格。整套方法不受金属板材镜面反光干扰，检测稳定性强、定位精度可靠，可自动适配多规格板材，为后续机器人自动化抓取提供精准视觉数据支撑，提升高反光工况下视觉检测的实时性、鲁棒性。

1.一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，通过如下方式计算自适应筛选阈值，并进行筛选：

3.根据权利要求2所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，通过如下公式计算激光光条中心：

4.根据权利要求3所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，其中，自动划定光条有效积分区间的方式为：筛选列内像素灰度与列均值差值绝对值超过局部标准差1.5倍的连续行段作为积分区间。

5.根据权利要求3所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，其中，采用线性插值或三次样条插值算法补全相位值；若连续过曝失效列的数量超过设定阈值，启动辅助补光装置，重新采集金属板材图像。

6.根据权利要5所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，通过如下公式计算板材实际边缘位置：

7.根据权利要6所述一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法，其特征在于，所述板材规格相位跳变模板库支持在线更新模板、新增板材规格模板；其中，各规格板材的相位跳变模板由对应型号板材多次标定采样均值生成。

8.一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至7任意一项所述的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至7任意一项所述的一种金属板材激光光条相位连续性断裂边缘定位方法的步骤。