一种焊缝图像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种焊缝图像处理方法及系统，其方法包括以下步骤，S1，获取焊缝的原始图像；S2，对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；S3，根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；S4，对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；S5，对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；S6，基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。应用本发明专利技术提供的一种焊缝图像处理方法比较能够在一定程度上提高焊缝中心线的提取精度。

A Method and System for Weld Image Processing

The invention relates to a welding seam image processing method and system, which includes the following steps: S1, acquiring the original image of the welding seam; S2, gray transformation of the original image to obtain the gray image and corresponding gray histogram; S3, threshold processing of the gray image according to the gray histogram to obtain the threshold image; S4, performing the threshold image. The median filtering process obtains the filtered image; S5, carries on the morphological processing of the filtered image which corrodes first and then refines, obtains many weld centerlines; S6, based on the least square method, obtains the inflection points between two adjacent weld centerlines in the multi-weld centerlines, obtains the weld seam characteristic information. Compared with the image processing method of the welding seam provided by the invention, the extraction accuracy of the center line of the welding seam can be improved to a certain extent.

【技术实现步骤摘要】
一种焊缝图像处理方法及系统
本专利技术涉及焊缝跟踪
，特别是该领域的一种焊缝图像处理方法及系统。
技术介绍
在制造领域，经常会有焊接作业，在焊接作业的过程中，为了提高焊接的质量，需要实现自主焊接，即需要对焊缝进行精确跟踪与识别。现有的常用的焊缝跟踪方法是：拍摄焊缝图像；对焊缝图像进行处理，得到焊缝中心线。精确的获取焊缝特征信息对实现焊缝跟踪及自主焊接具有重要意义。焊缝图像处理的方法主要有：高通滤波法、均值滤波、高斯滤波、梯度算子、拉普拉斯算子等。高通滤波法消除噪声的同时从某种程度而言也会将与噪声频率类似的图像信息滤除掉，导致特征信息缺失，降低图像的精度，以至于在很多情况下滤波鲁棒性差。均值滤波不能很好的保护光条的边缘信息，会让图像不清晰。高斯滤波只对高斯噪声的平滑效果好，也不能保护边缘信息。梯度算子和拉普拉斯算子处理效果比较差，不能够很高的提取图像的边缘信息，精确度不够高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种焊缝图像处理方法及系统，能够有效地提高焊接中的焊缝中心线提取的准确性及抗干扰能力。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种焊缝图像处理方法，包括以下步骤，S1，获取焊缝的原始图像；S2，对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；S3，根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；S4，对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；S5，对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；S6，基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种焊缝图像处理方法，先获取焊缝原始图像；然后对原始图像进行灰度变换，获取图像的灰度直方图，接着根据图像的灰度直方图对原始图像进行阈值处理，接着对阈值处理图像进行中值滤波处理，之后对图像进行先腐蚀后细化的形态学处理获取图像中心线，最后基于最小二乘法求中心线相邻线段的拐点，确定焊缝中心线各交点的位置；应用本专利技术提供的一种焊缝图像处理方法比较能够在一定程度上提高焊缝中心线的提取精度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述S3还包括，对所述阈值图像进行边缘提取处理；所述S4还包括，对进行边缘提取处理后的阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像。进一步，具体采用罗伯特算子、索贝尔算子、Prewitt算子、LOG算子以及CANNY算子中的任一算子对阈值处理后的图像进行边缘提取。进一步，所述S3具体为，分割提取所述灰度图像中感兴趣的区域，基于所述灰度直方图对所述灰度图像中的感兴趣区域进行阈值处理，得到所述阈值图像，其中，所述阈值处理具体为二值化处理，所述阈值图像具体为黑白二值图像。进一步，所述S4具体为，提取所述阈值图像中的感兴趣区域，基于非线性方法对所述阈值图像中的感兴趣区域进行中值滤波，得到滤波图像。进一步，所述S6具体为，基于最小二乘法对多条所述焊缝中心线进行直线拟合，分别求出相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，其中，所述拐点具体为相邻两条所述焊缝中心线之间的交点，所述拐点即为焊缝的特征点，焊缝的特征点的信息即为焊缝的特征信息。进一步，在所述S6后还包括S7，S7，获取焊炬的位置信息和焊缝的特征信息，并根据焊炬的位置信息和焊缝的特征信息计算焊炬与焊缝之间的偏差量，且根据所述偏差量调整焊炬的位置。基于上述一种焊缝图像处理方法，本专利技术还提供一种焊缝图像处理系统。一种焊缝图像处理系统，包括图像获取模块、灰度变换模块、阈值处理模块、滤波处理模块、形态学处理模块和拐点计算模块，所述图像获取模块，其用于获取焊缝的原始图像；所述灰度变换模块，其用于对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；所述阈值处理模块，其用于根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；所述滤波处理模块，其用于对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；所述形态学处理模块，其用于对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；所述拐点计算模块，其用于基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种焊缝图像处理系统，先获取焊缝原始图像；然后对原始图像进行灰度变换，获取图像的灰度直方图，接着根据图像的灰度直方图对原始图像进行阈值处理，接着对阈值处理图像进行中值滤波处理，之后对图像进行先腐蚀后细化的形态学处理获取图像中心线，最后基于最小二乘法求中心线相邻线段的拐点，确定焊缝中心线各交点的位置；应用本专利技术提供的一种焊缝图像处理方法比较能够在一定程度上提高焊缝中心线的提取精度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述阈值处理模块还用于，对所述阈值图像进行边缘提取处理；所述滤波处理模块还用于，对进行边缘提取处理后的阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像。进一步，所述所述阈值处理模块具体用于，采用罗伯特算子、索贝尔算子、Prewitt算子、LOG算子以及CANNY算子中的任一算子对阈值处理后的图像进行边缘提取。附图说明图1为本专利技术一种焊缝图像处理方法的流程图；图2为利用本专利技术方法进行处理的图像状态变化过程图；图3为本专利技术方法中边缘提出处理的效果对比图；图4为本专利技术一种焊缝图像处理系统的结构框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种焊缝图像处理方法，包括以下步骤，S1，获取焊缝的原始图像；S2，对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；S3，根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；S4，对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；S5，对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；S6，基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。在本具体实施例中：图2给出了利用本专利技术方法进行处理的图像状态变化过程图。(1)获取焊缝原始图像：这里所说的焊缝原始图像指的是包含焊接过程中的焊缝的图像。实际应用中,处理系统获取的焊缝图像可以是接收图像采集器获得的,也可以是接收外界输入获得的,当然,在具体的应用场景中,还可以在处理系统上设置激光传感器等图像采集器,使得处理系统可以直接获得焊缝图像。(2)对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图：摄像头拍摄的图像是24位真彩色BMP格式图像，BMP位图像素在计算机中的存贮顺序为B(蓝)G(绿)R(红)，即先存贮蓝分量，接着存绿分量，后存红分量，转换为灰度图像可以减少计算机的运算量。转换后的灰度图像的各像素用一个字节表示该点的灰度值，其值在0～255之间，数值越大，该点越亮，即越白，数值越小则越黑。利用绘制图像灰度直方图帮助确定图像进行二值化时所需要的灰度阈值。(3)根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像：原始图像经过灰度处理后就含有不同级别的灰度值，而图像阈值处理就是将处理过的图像再转换成黑白二值图像，即图像的像素只有亮点和暗点。灰度的阈值变换能够把一幅灰度图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊缝图像处理方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，获取焊缝的原始图像；S2，对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；S3，根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；S4，对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；S5，对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；S6，基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。

【技术特征摘要】
1.一种焊缝图像处理方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，获取焊缝的原始图像；S2，对所述原始图像进行灰度变换，获得灰度图像以及对应的灰度直方图；S3，根据所述灰度直方图对所述灰度图像进行阈值处理，获得阈值图像；S4，对所述阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像；S5，对所述滤波图像进行先腐蚀后细化的形态学处理，获得多条焊缝中心线；S6，基于最小二乘法分别求取多条所述焊缝中心线中相邻两条所述焊缝中心线之间的拐点，获得焊缝的特征信息。2.根据权利要求1所述的一种焊缝图像处理方法，其特征在于：所述S3还包括，对所述阈值图像进行边缘提取处理；所述S4还包括，对进行边缘提取处理后的阈值图像进行中值滤波处理，获得滤波图像。3.根据权利要求2所述的一种焊缝图像处理方法，其特征在于：具体采用罗伯特算子、索贝尔算子、Prewitt算子、LOG算子以及CANNY算子中的任一算子对阈值处理后的图像进行边缘提取。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种焊缝图像处理方法，其特征在于：所述S3具体为，分割提取所述灰度图像中感兴趣的区域，基于所述灰度直方图对所述灰度图像中的感兴趣区域进行阈值处理，得到所述阈值图像，其中，所述阈值处理具体为二值化处理，所述阈值图像具体为黑白二值图像。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种焊缝图像处理方法，其特征在于：所述S4具体为，提取所述阈值图像中的感兴趣区域，基于非线性方法对所述阈值图像中的感兴趣区域进行中值滤波，得到滤波图像。6.根据权利要求1至3任一项所述的一种焊缝图像处理方法，其特征在于：所述S6具体为，基于最小二乘法对多条所述焊缝中心线进行直线拟合，分别求出相邻两条所...

【专利技术属性】
技术研发人员：付中涛，杜博文，刘凯，凌意虎，陈佳晨，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42