[发明专利]一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统及方法，属于机器视觉技术领域，针对钣金件的结构外形特点，使用机器视觉相关技术，通过计算钣金件图像的形状因子及旋转不变矩作为粗粒度特征信息，提取钣金件图形轮廓数据作为细粒度特征信息，并结合侧面图像及其相关特征作为辅助信息构建钣金件数据库；在检测时，通过比较粗粒度特征信息间的欧氏距离和对细粒度特征信息进行相似度计算，实现跨粒度的钣金件分类与识别；在细粒度特征信息相似度计算前，通过模板匹配等方法对辅助信息进行比较并对匹配备选零件进行筛选，可进一步降低计算复杂度，保证分类的精度，对于具有高相似度特性的钣金件具有良好的适用性。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统及方法。

背景技术

钣金件在汽车、航空制造领域有着广泛且重要的应用。其中，航空钣金件约占飞机机体结构钣金件数的50％，具有品种多、批量小、曲面和曲线外形复杂、尺寸各异、厚度小和刚度差等特点。航空钣金件成形制造完成以后，需要进行批量表面喷漆。喷漆工艺后大量钣金件混杂在一起，需要重新识别以确定每个钣金件对应的图号。许多钣金件之间具有结构对称与自身对称的特点，相似度极高，如图3、图4所示。具有这一特点的钣金件可称为一族。

同一族内的钣金件往往较难区分，而不同族的钣金件区分难度相对较低。而且，航空钣金件的分类识别问题中存在着无法设计使用统一的夹具、较难定位等问题，给分类工作造成了一定的难度。目前，针对高相似度钣金件的分类任务只能采取人工比对的方式进行，此方式不仅工作量较大，而且可靠性存在一定的问题，无法保证分类的精度。

目前，尚未有针对钣金件分类问题的识别方法的提出；现有的基于机器视觉的零件分类方法，由于没有结合航空钣金件自身特点，直接应用于航空钣金件的分类识别的过程中存在着计算复杂度高、识别精度很低等问题。同时，在航空制造领域，结构件等航空零件的识别任务也存在着相似的问题，需要一种适用性强、计算复杂度低、识别准确且高效的分类方法。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提出了一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统及方法，本发明的系统以及识别方法具有识别速度快、分类效率高、可对高相似度航空钣金件进行有效区分的特点，有效地提高了零件识别速度并且可以保证分类的精度与可靠性。

本发明是这样实现的：

一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统，所述的系统包括视觉工作平台、交互界面模块、图像获取模块、激光信息提供模块、特征提取模块、匹配计算模块、数据库模块、启动/终止模块；所述的图像获取模块包括主相机、辅助相机组；所述的主相机位于视觉工作平台正上方、光轴垂直于视觉工作平台；所述的辅助相机组位于视觉工作平台侧面，并且光轴与视觉工作平台间形成夹角；其中主相机拍摄主图像，记为I_mi；辅助相机组包括一个或多个相机，拍摄一张或多张辅助图像，所有辅助图像记为I_ai。

进一步，所述的视觉工作平台用于放置钣金件；所述的交互界面模块用于实现人机交互，完成钣金件图号信息的输入、相机数据界面的实时呈现、钣金件辅助分类信息的显示与分类结果的输出显示的任务；所述的图像获取模块获取主图像以及辅助图像；所述的激光信息提供模块，用于通过线激光发生器在钣金件上投射激光线条纹；所述的特征提取模块，用于对钣金件图像进行处理，并提取图像视觉特征信息F_i；所述的匹配计算模块针对图像视觉特征信息F_i，采取相应的算法进行计算，完成钣金件图像的分类与识别；所述的数据库模块，用于保存和检索钣金件图像、钣金件数据特征及对应的钣金件图号信息；所述的启动/终止模块，用于控制图像获取模块、辅助信息提供模块开始与结束工作。

本发明还提供了一种基于机器视觉技术的跨粒度的钣金件识别系统的识别方法，其特征在于，所述的方法步骤如下：