[发明专利]一种多目标光纤位置精确检测定位系统及方法

权利要求书

1.一种多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于：包括图像采集系统、图像数据处理系统、多个光纤双回转机器人、多个待测光纤、照明光源；

光纤双回转机器人上设置有圆形陶瓷头，待测光纤的入射端设置在所述圆形陶瓷头的圆心位置，图像数据处理系统与图像采集系统连接，通过照明光源均匀照射所述圆形陶瓷头，通过图像采集系统对所述圆形陶瓷头组成的光纤安装平面进行图像采集，通过图像数据处理系统处理图像采集系统采集的图像；待检测光纤的安装平面与图像采集系统的视场中心线垂直设置，光纤安装平面位于所述图像采集系统相机的对焦平面上。

2.根据权利要求1所述的多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于：所述照明光源针对待测光纤环形对称布置。

3.根据权利要求2所述的多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于：所述照明光源为多个环形中心对称排列的面阵LED灯板。

4.一种多目标光纤位置精确检测方法，利用权利要求1～3任一项所述的检测定位系统获得光纤的精确位置，包括以下步骤：

S1：将照明光源均匀照射在光纤安装平面上，将图像采集系统对焦至光纤安装平面上，通过图像采集系统拍摄光纤原始图像；

S2：机器学习识别光纤并分割图像

使用训练好的FasterR-CNN模型对图像采集系统拍摄的图像中光纤的位置进行初步的识别，并对识别到的每一根光纤分割为一张30x30像素的子图；

S3：子图处理

对分割后的子图进行灰度拉伸，提高白色圆形陶瓷头与黑色光纤双回转机器人之间的区分度；然后进行中值滤波降噪以及顶帽滤波操作，去除噪声；再进行二值化处理，为下一步白色圆形陶瓷头边缘的提取做准备；最后对二值化处理后的图片进行边缘检测，提取圆形陶瓷头的圆形边缘；

S4：快速随机霍夫算法检测圆

对经过所述步骤S3边缘检测后的图像进行快速随机霍夫算法来寻找光纤圆心坐标(a，b)与半径长度r；

S5：圆环灰度重心法确定光纤位置

对光纤圆形陶瓷头边缘周围提取一定范围的圆环，计算圆环的灰度重心坐标位置。

5.根据权利要求4所述的多目标光纤位置精确检测定位方法，其特征在于：在所述步骤S5中，圆环灰度重心法包括以下步骤：

S51：求得光纤陶瓷头圆心(a，b)与半径r之后，通过设定一个圆环宽度阈值t来对灰度图像原图截取一个灰度圆环，圆环圆心为陶瓷头圆心(a，b)，小径为r-t/2，大径为r+t/2；

S52：计算圆环的灰度重心值，计算公式为：

其中(x_i，y_i)为圆环中像素坐标，G(x_i,y_i)为坐标(x_i，y_i)的灰度值，求得(a_center，b_center)为最终识别到的光纤位置坐标。