[实用新型]一种结构光焊缝图像特征点快速提取装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器视觉领域，涉及了结构光视觉检测技术；具体地说是一种基于片上可编程系统(SOPC)的结构光焊缝图像特征点快速提取装置。

背景技术

结构光视觉检测技术可以实现智能化、快速和低成本的图像采集和特征识别。这一方法主要是将结构光投射于工件表面，通过视觉传感器采集结构光条纹图像，并经过图像处理提取出焊缝条纹特征信息，从而实现焊缝位置识别和质量检测。

但是由于结构光焊缝图像处理的复杂性，导致焊缝识别和检测应用在焊缝跟踪和质量检测的实时性很差，跟踪滞后很严重，检测也很难完成在线实时的质量检测。因此寻找一种快速而又准确的进行焊缝位置识别和质量检测的方法是亟待解决的问题。

实用新型内容

为了克服目前结构光焊缝图像处理速度不能满足实时处理的不足，本实用新型提出了一种能实现跟踪实时性好且快速、准确之目的的基于片上可编程系统的结构光焊缝图像特征点快速提取装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案包括：

图像获取模块：通过相机传感器获取包含结构光条纹的图像，并送入片上可编程系统；

片上可编程系统包括：

滤波模块：接收图像获取模块获取的图像，进行中值滤波；

图像增强模块：输入信号为滤波模块中值滤波信息，根据焊缝结构光图像特征选择阈值进行二值化，将结构光条纹从图像背景中提取出来；

数学形态学运算模块：输入端接图像增强模块，选择结构光条纹竖直方向的结构元素，来对图像进行膨胀和腐蚀处理；

边缘提取模块：输入数学形态学运算模块图像进行膨胀和腐蚀处理后的信号，通过模板运算提取单像素的结构光条纹边缘，同时滤除小于模板大小的噪声；

中心线提取模块：接收边缘提取模块的输出信号，逐行扫描边缘图像，分别记录两个边缘像素位置的列坐标，经相加后除以2，结果为中心线列坐标，同时记录行坐标，输出信号送入软核处理系统，进行特征点提取；

软核处理系统，输入接中心线提取模块，输出特征点提取信号。

其中：所述片上可编程系统采用支持嵌入式软核处理系统的现场可编程门阵列系列产品；所述软核处理系统为MicroBlaze。

本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型构建一个片上可编程系统，通过软硬件协同处理，可以快速而又准确的提取出结构光焊缝条纹的特征点。由于包括滤波、图像增强、膨胀和腐蚀的数学形态学处理、边缘提取以及中心线提取在内的图像预处理过程算法简单、功耗低，因此采用硬件现场可编程门阵列FPGA实现；而各种情况的特征点提取过程，特征点选取原则依算法而定，具有一定的特定性，实现过程属于小批量处理，因此本实用新型采用嵌入式软核处理系统MicroBlaze实现；依据上述硬件和软核处理系统并用以提高处理速度和降低功耗的原则对完成的任务进行软硬件的划分，从而完成软硬件协同操作完成特征点的提取功能。

2.本实用新型基于片上可编程系统的结构光焊缝图像特征点快速提取装置，能满足焊缝跟踪系统对实时性的要求，结构简单，具有可重构性。

附图说明

图1是实现本实用新型的片上可编程系统的结构组成图。

图2是本实用新型装置技术方案原理图。

图3是本实用新型基于片上可编程系统实现结构光焊缝图像特征点快速提取方法的实现过程。

图4是3×3模板中值滤波在现场可编程门阵列硬件上的实现原理。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和实施例来进行更进一步的说明。

本实用新型结构包括：

图像获取模块：通过相机传感器获取包含结构光条纹的图像，输出至片上可编程系统SOPC；

片上可编程系统SOPC包括：

滤波模块：接收图像获取模块获取的图像；

图像增强模块：输入信号为滤波模块中值滤波信息，输出从图像背景中提取出来的结构光条纹信息；

数学形态学运算模块：输入端接图像增强模块，输出图像膨胀和腐蚀处理信号；

边缘提取模块：输入接数学形态学运算模块，输出单像素的结构光条纹边缘信息；

中心线提取模块：接收边缘提取模块的输出信号，输出信号为中心线提取信息，送入软核处理系统；

软核处理系统，输入接中心线提取模块，输出特征点提取信号。

工作原理：