[发明专利]一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法

说明书

本发明公开一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法，包括以下步骤：图像采集、图像预处理、图像分割、特征提取、串口通讯；本发明采用粒子滤波跟踪方法提取焊缝图像特征，即激光线拐点坐标，获得焊缝在图像中的位置；可减少焊缝位置发生突变或焊缝图像缺失时跟踪失效的问题；本发明所述方法能够在强烈噪声干扰下快速、准确地识别焊缝特征位置，为焊缝跟踪提供一种有效方法。

技术领域

本发明属于视觉跟踪系统技术领域，尤其涉及一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法。

背景技术

图像的处理与识别是焊缝自动跟踪视觉系统中的关键技术，这一技术首先通过传感器获取原始图像，再由计算机对图像进行处理分析，最后获取所需的图像特征信息。

中国CN201610301581.1号专利公开了一种三维智能激光视觉跟踪焊接系统,其特征在于：包括：视觉传感器、行走单元和智能控制单元、焊机，所述视觉传感器采集的焊缝信息输出到智能控制单元，智能控制单元对该信息进行处理后分别给行走单元和焊机下达行走和焊接指令。本发明，达到了如下效果：(1)系统设计简单，实用性强，成本低；(2)解决了三维焊接视觉跟踪的技术难题；(3)应用广泛，该系统不仅可用于焊接领域，还可以用于导航、勘探等其他领域。(4)操作简单，使用方便，具有极大的市场推广价值。该系统受噪音影响较大，误差较大。

中国CN200910089311.9号专利公开了一种结构光图像焊缝跟踪的二维位置信息提取方法，该方法通过一个结构光图像焊缝跟踪传感器获取焊缝图像，传感器对此图像进行处理，从而获得焊缝的中心位置，为焊缝跟踪提供信息。利用前一帧图像和后一帧图像的比较，同时获取焊缝的左右和高低的位置偏差信息，为焊缝跟踪提供参考数据。通过该方法，只采用一个传感器，从而降低了设备成本。本发明可用于机器人焊接的焊缝自动跟踪，原理简单，数据处理方便，算法可靠，容易实现，硬件成本低。该提取方法受焊接电弧光、飞溅、烟尘等因素影响较大。

对于激光视觉焊缝跟踪系统，由于激光视觉传感器超前于焊枪，激光条纹与焊枪有一定间距，该间距愈小则更容易实现精确的焊缝跟踪。当间距减少时，受焊接电弧光、飞溅、烟尘等因素影响，现场采集的焊缝图像覆盖了大量噪声，导致特征信号不明显甚至被淹没，使得实际焊缝特征获取精度难以达到系统的理论精度，焊缝纠偏控制会产生误差，影响焊接质量。描述焊缝，最重要的是找到拐点，确定了拐点即可描述焊缝了，提取焊缝的特征参数。目前的焊缝图像跟踪算法在强烈噪声干扰下识别焊缝特征参数存在着或算法复杂，或准确性不理想等问题。因此，急需设计一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法，通过粒子滤波能够对图像大目标区域搜索，可减少焊缝位置发生突变或焊缝图像缺失时跟踪失效的问题；本发明所述方法能够在强烈噪声干扰下快速、准确地识别焊缝特征位置，为焊缝跟踪提供一种有效方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种基于粒子滤波的焊缝图像跟踪方法，包括以下步骤：

(1)图像采集：图像采集设备连续采集特征焊缝激光条纹图，发送至图像处理装置；

(2)图像预处理：对所获取的图像采用中值滤波方法进行图像去噪，然后采用拉普拉斯算子图像增强，提高激光条纹与周围背景对比度；

(3)图像分割：将预处理后的图像进行二值化处理，从而将焊缝激光条纹图像分割出来；

(4)特征提取：采用粒子滤波跟踪方法提取焊缝图像特征，即激光线拐点坐标，获得焊缝在图像中的位置；

(5)串口通讯：通过串口通讯将焊缝跟踪结果发送给PLC，进而控制执行机构进行相关运动。