[发明专利]基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法

权利要求书

1.基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)对图像定位后并转换到基坐标下的三维点进行降采样；

(2)将步骤(1)得到的降采样点按照焊缝方向的坐标轴排序，获得一组有序的特征点序列，并计算该序列点集中每个点的邻近点距离，得到其均值与方差；

(3)根据步骤(2)得到的距离均值与方差，计算滤波所需要的全局距离阈值；

(4)根据步骤(3)得到的全局阈值，对特征点序列中的点距进行判断：

a.若当前点的邻域均值大于阈值，则将其判断为离群点，将其滤除；

b.若当前点的邻域均值小于或等于阈值，则判断为正常点，将其保留；

遍历所有点，得到滤波后点序列，并进行下一步操作；

(5)利用“从有到有”的规则采集模板焊缝，将步骤(4)中所述滤波后点序列作为初始模板点序列；

(6)利用基于梯度变换的迭代在线模板学习方法，对步骤(5)中初始模板点序列进行首尾延长，得到完整模板点序列；

(7)采用模板匹配的方法对步骤(6)中所述完整模板点序列与滤波后的当前扫描点序列进行配准，得配准后模板点；

(8)根据步骤(7)中得到的配准后模板点，通过模板滤波方法处理步骤(7)所述的当前点序列，得到准确的当前焊缝特征点；

(9)采用最小二乘曲线拟合的方法，对步骤(8)中所述特征点进行曲线拟合，得到较为平滑的三维焊接曲线，并发送给ABB工业机器人；

所述步骤(6)具体为：

(6.1)利用“从有到有”的规则采集模板焊缝，经过计算得到三维焊缝特征点序列Q₀，经过全局阈值滤波处理，得到初始模板序列Q₁；

(6.2)假设需要延长Q₁的前半段，即模板焊缝的头部，尾部同理；设Q₁中包含的点数目为N₁，

计算头部点序列各个点在其邻域内的局部拟合曲线：

表示在(x_i,y_i,z_i)处的局部曲线函数，Q_D表示在该点邻域D中的所有点；

(6.3)沿焊缝相反方向l计算各个点在局部邻域内的梯度：

得到前N₁/2个点在其局部邻域内的梯度，尾部则方向相同；

(6.4)利用最小二乘法对G_i(i∈[1,N₁/2])，计算与其匹配的直线回归方程，方程系数为σ₁,σ₂；

(6.5)根据回归方程和已知序列对特征点进行延长：

表示延长点与起始点之间的步长，表示在初始点序列头部延长的第j个点；

(6.6)重复步骤(6. 2)—(6. 5)，直到j满足延长点个数。

2.根据权利要求1所述基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，其特征在于：所述步骤(1)对图像定位后并转换到基坐标下的三维点进行降采样，具体为：利用体素化方法，对采集到的点建立三维栅格，每个栅格的大小为1mm*1mm*1mm；对于处于同一体素内的点，用重心点表示，公式为：

其中，Q为某个栅格内特征点的集合，N为该栅格内点数。

3.根据权利要求2所述基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算该序列点集中每个点的邻近点距离，得到其均值与方差，公示为：

上式中，为邻近点距离均值，D(dis)为邻近点距离方差。

4.根据权利要求3所述基于全局阈值与模板匹配的焊缝特征点滤波方法，其特征在于：步骤(3)所述中全局距离阈值的公示为：

上式中，d_thresh为全局距离阈值，σ为人工设置的误差系数取值范围为(3,5)。