[发明专利]冷凝器管口图像的平面质心定位方法

权利要求书

1.一种冷凝器管口图像的平面质心定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)对摄像机进行标定；

(2)控制机器人手眼机构沿摄像机的光轴运动，连续拍摄待清洗管板区域的灰度鸟瞰图，在其中选择清晰的图像进行预处理，得到多个管口和背景呈“黑白”对照的二值图像，所述待清洗管板区域中的管口呈横纵错列式分布；

(3)按“列扫描”所述二值图像中每列的像素灰度值之和，并投影到Y坐标轴，绘制成列像素灰度值累加和曲线S₁；统计S₁中共N个“列波谷”谷底处的局部极小值点集的横坐标，存入各列管口的质心粗略横坐标向量COL(j)；

按“行扫描”所述二值图像中每行的像素灰度值之和，并投影到X坐标轴，绘制成行像素灰度值累加和曲线S₂；统计S₂中共M个“行波谷”谷底处的局部极小值点集的纵坐标，存入各行管口质心粗略纵坐标向量ROW(i)；

得到所有可能的质心粗略坐标对集合(COL(j)，ROW(i))；

(4)剔除所述(COL(j)，ROW(i))中位于背景区域的伪质心，得到各行及各列管口质心的粗略二维坐标集合(CENTER_X(k)，CENTER_Y(k))，其中k为管口序号且完成多目标的质心粗略定位。

2.根据权利要求1所述的冷凝器管口图像的平面质心定位方法，其特征在于，所述对摄像机进行标定，具体包括以下步骤：预先在待清洗管板区域内用固定激光束标识出二个以上标定点，控制机器人手眼机构使摄像机做六次纯平移运动并在每次运动前后拍摄图像，前三次的运动方向互相垂直，后三次的运动方向互相垂直，找出每次标定点在运动前图像中的投影点和在运动后图像中的投影点，并根据标定点在运动后图像中的投影点的位置坐标，在运动前图像中找出相同位置坐标的对应点，在运动前图像中画出运动前投影点与所述对应点的连线；摄像机每次纯平移运动时根据所述二个以上标定点所得的二条以上连线交于同一交点，运动前摄像头的光心到所述交点的矢量方向为摄像机运动方向，得到摄像机六次纯平移运动的六个运动方向，解出摄像机内外参数和畸变参数；根据所述内外参数和畸变参数建立摄像机图像像素坐标与对应的空间点坐标之间的几何关系，从而在拍摄图像时在2D图像平面空间内根据所述几何关系补偿反馈偏差，矫正畸变。

3.根据权利要求1所述的冷凝器管口图像的平面质心定位方法，其特征在于，所述预处理具体包括以下步骤：

(2.1)对所述灰度鸟瞰图像进行自适应中值滤波和直方图均衡化，以去除较大孤立点噪声并提高对比度；

(2.2)对图像进行自适应阈值处理：假设随机像素只属于目标管口区域或者背景区域，求取图像灰度级的离散概率密度函数的归一化直方图，再采用Otsu法选择最大化类间方差的阈值，并将该阈值缩放到合适的范围，使用缩放后的阈值对完成步骤(2.1)后的图像做全局阈值处理；

(2.3)对图像进行形态学处理：假设待处理图像像素集合为F，全局阈值处理后的图像像素集合为A，采用公式(1)对图像进行处理：

公式(1)

使用结构元素B对集合A开操作：即用B对A先腐蚀，再用B对所述腐蚀结果膨胀；使用结果元素C对(AοB)后的结果进行闭操作：即用C对(AοB)先膨胀，再用C对膨胀结果进行腐蚀；公式(1)中，所述B为结构元素，所述C为结果元素。