[发明专利]一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法

说明书

本发明的目的是解决现有技术存在的问题和不足，提出了一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法，实现焊缝识别的自动化，提高焊接的准确度。为了实现这一目的，本发明采用以下技术方案。概括的，首先使用彩色CCD摄像机拍摄焊缝图像，然后通过比较图像中焊缝区域与母材区域的特征，包括颜色、纹理以及亮度特征，检测出图像中的显著区域，最后根据得到的显著图提取出焊缝的边缘。

技术领域

本发明属于焊接自动化和智能化领域，具体涉及一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法。

背景技术

实现焊缝自动识别跟踪技术的关键是焊缝跟踪传感器，目前已研究了多种焊缝跟踪传感器。CCD视觉传感器是近年来发展较为迅速的一类焊缝跟踪传感器。它通过CCD摄像机获取二维焊缝图像，对图像进行分析，从中提取焊缝区域的特征信息，进而实现焊缝的识别。

现有的基于视觉传感器的焊缝识别方法结合了图像处理技术，其中包括：基于纹理分割的焊缝识别方法和基于图像色彩信息的焊缝识别方法。

基于纹理分割的焊缝识别方法是从CCD获取的焊缝图像中分析焊缝区域和母材区域纹理特征的差异性，区分出焊缝区域，从而提取焊缝边缘。该方法提取纹理特征时，需要根据图像纹理特征和焊缝识别精度要求将图像划分成子图像，不易获取适合的子图像尺寸，并将子图像作为基本单元，计算纹理特征并提取焊缝边缘，该方法的效果依赖于子图像的划分结果，因此焊缝识别结果不够稳定和准确。

基于图像色彩信息的焊缝识别方法是依据焊缝区域与母材区域颜色特征的差异性，提出了彩色空间变换的方法,根据灰度直方图对图像进行阈值分割,得到二值化图像。经过阈值分割的图像只是大致地区分出焊缝区域和母材区域，其结果并不准确，且依赖于焊缝区域和母材区域颜色特征的差异性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题和不足，提出了一种基于图像显著性检测的焊缝识别方法，实现焊缝识别的自动化，提高焊接的准确度。

为了实现这一目的，本发明采用以下技术方案。

概括的，首先使用彩色CCD摄像机拍摄焊缝图像，然后通过比较图像中焊缝区域与母材区域的特征，包括颜色、纹理以及亮度特征，检测出图像中的显著区域，最后根据得到的显著图提取出焊缝的边缘。

本发明提出的基于显著图分割的焊缝识别方法具体包括以下步骤。

采集焊缝图像，使用彩色CCD摄像机采集包含焊缝的图像，尽可能的使焊缝处于图像中心位置。

特征提取，从上一步获得的彩色图像中提取颜色特征，在RGB空间中提取图像的R,G,B三个颜色分量，在CIELab空间中提取图像的a,b颜色分量。

进一步地，在CIELab空间中提取图像的L分量，即图像的亮度特征。

进一步地，使用灰度共生矩阵提取图像的纹理特征。灰度共生矩阵反映的是图像灰度关于方向、相邻间隔、变化幅度的综合信息。

具体地，先将图像划分成子块，然后在每个子块中计算灰度共生矩阵,设子块中含有N个像素，则该子块的灰度共生矩阵P为一个N*N阶矩阵，即P_d(i,j)(i,j＝0,1,2,…,M-1),其中M表示图像的灰度级，i,j分别表示像素的灰度。表示从灰度为i的像素离开某个固定位置关系d＝(DX,DY)达到灰度为j的像素的概率，如图1所示。最后基于上述得到的灰度共生矩阵可以计算出描述纹理状况的4个统计量：二阶矩f₁、对比度f₂、熵f₃和均匀性f₄，如式(1)—(4)所示。