一种基于图像识别的系统定位方法技术方案

本发明专利技术涉及图像识别定位技术领域，具体公开了一种基于图像识别的系统定位方法。该方法包括：1、将待定位的机械结构运动至空间标定位置，并获得机械结构的控制系统坐标；2、采集待定位机械结构末端运动至某一位置时的图像，记录机械结构末端的控制系统坐标；3、通过初始图像获得特征结构的中心位置坐标；4、根据检测工具运动的实时采集图像，分析获得键槽中心位置的坐标，并根据运动控制的输入值，计算获得单个横向和纵向像素值对应的运动控制参数；5、提取键槽边缘中心位置坐标，并获得与表征键槽中心坐标的偏差，并利用控制系统对控制机械的运动，完成系统定位。该方法可以缩短机械系统校准时间，大幅度提高系统运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的系统定位方法
本专利技术属于图像识别定位
，具体涉及一种基于图像识别的系统定位方法。
技术介绍
反应堆压力容器作为核电站关键部件，其放射性环境对超声检验技术提出了远程自动化的需求。自动化的机械系统运动精度直接影响超声检测结果的准确性，在检测实施之前和实施过程中需要不断的校正机械运动偏差。目前，核电现场大多采用人工肉眼近距离观察机械运动组件上的标识的方式校准机械偏差。该方式存在放射性物质沾污的风险，且耗时低效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于图像识别的系统定位方法，可以实现对机械系统远程定位，缩短校准时间，避免人工操作的风险，提高机械系统的运行效率。本专利技术的技术方案如下：一种基于图像识别的系统定位方法，该方法具体包括如下步骤：步骤1、将待定位的机械结构运动至空间标定位置，并获得机械结构的控制系统坐标；步骤2、采集待定位机械结构末端运动至某一位置时的图像，以当前位置为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标；步骤3、通过初始图像获得特征结构的中心位置坐标；步骤4、根据检测工具运动的实时采集图像，分析获得键槽中心位置的坐标，并根据运动控制的输入值，计算获得单个横向和纵向像素值对应的运动控制参数；步骤5、控制机械结构末端运动，并自动识别键槽图像，并在键槽图像再次出现在视野时，提取键槽边缘中心位置坐标，并获得与表征键槽中心坐标的偏差，并利用控制系统对控制机械的运动，完成系统定位。所述的步骤3具体包括：>步骤3.1、利用边缘提取算法获取图像中键槽边缘信息；步骤3.2、对步骤3.1中的键槽边缘信息进行膨胀运算，获得待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；利用结构元素，即步骤3.1获得的键槽边缘信息的n×n矩阵，进行膨胀运算，获取待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；步骤3.3、通过纵向投影与横向投影的方式，获取键槽边缘的精确位置；利用现有的纵向投影和横向投影的方式，获得待定位机械结构键槽边缘的精确位置；步骤3.4、利用边缘中位值获取表征键槽中心坐标。所述的步骤3.3中通过纵向投影，获取键槽边缘精确位置的具体步骤为：步骤3.3.1、对膨胀运算获得的边缘轮廓信息进行纵向投影；将膨胀运算所提取的待定位机械结构边缘轮廓信息的二维矩阵中的每一行上的数值进行叠加，获得长度等于行数的一维数组，获得待定位机械结构边缘轮廓的纵向投影；步骤3.3.2、设置窗函数，并对纵向投影进行滑动平均曲线；以膨胀运算所用到的结构元素尺寸n设置高斯或矩形窗函数，对纵向投影进行滑动平均，获得处理后的曲线Cv；步骤3.3.3、获取纵向投影滑动平均曲线的前后峰值位置，并获取对应特征结构的上下边缘；利用搜索算法获取纵向投影滑动平均曲线Cv的第一个和最后一个峰值位置的像素坐标，并获得所对应特征结构的上边缘Pu和下边缘Pd。所述的步骤3.3中通过横向投影，获取键槽边缘精确位置的具体步骤为：步骤3.3.4、对膨胀运算获得的边缘轮廓信息进行横向投影；将膨胀运算所提取的待定位机械结构边缘轮廓信息的二维矩阵中的每一列上的数值进行叠加，获得长度等于列数的一维数组，获得待定位机械结构边缘轮廓的横向投影；步骤3.3.5、设置窗函数，并对横向投影进行滑动平均曲线；以膨胀运算所用到的结构元素尺寸n设置高斯或矩形窗函数，对横向投影进行滑动平均，获得处理后的曲线Cu；步骤3.3.6、获取横向投影滑动平均曲线的前后峰值位置，并获取对应特征结构的左右边缘；利用搜索算法获取横向投影滑动平均曲线Cu的第一个和最后一个峰值位置的像素坐标，并获得所对应特征结构的左边缘Pl和右边缘Pr。所述的步骤3.4中利用边缘中位值获取表征键槽中心坐标的具体步骤为：利用边缘中位值表征键槽中心坐标为P0，其中P0像素坐标中x坐标轴值为x＝(Pl+Pr)/2；y坐标轴值为y＝(Pu+Pd)/2。所述的步骤5具体包括：步骤5.1、控制定焦摄像头所在的机械末端运动，实时采集图像并分析识别键槽图像，并在键槽图像再次出现时，提取键槽边缘中心位置坐标，并获取位置偏差；步骤5.2、利用控制系统控制机械运动，使机械所达到的控制系统坐标，并重新设定控制系统坐标，完成系统定位。所述的步骤5.1具体包括：在实施自动定位时，控制定焦摄像头所在的机械末端运动，并实时采集图像，分析并识别键槽图像，当键槽图像再次出现在视野时，提取键槽边缘中心位置坐标P1，并将其与表征键槽中心坐标为P0比较，获取位置偏差ΔP(xy)；所述的步骤5.2具体包括：利用控制系统控制机械运动ΔP_x*Rx，ΔP_y*Ry，机械所达到的控制系统坐标即为Pos1，重新设定控制系统坐标为Pos1，即可完成系统定位。所述的步骤4具体包括：小范围周向或轴向运动检测工具，并实时采集图像，并同步分析获得键槽中心位置的坐标Pn(x，y)，根据运动控制的输入值，获得单个横向和纵向像素值对应的运动控制参数，记为Rx/Ry。所述的步骤1具体包括：利用运动控制系统控制机械结构运动至空间标定位置，并记录机械结构的控制系统坐标为Pos0，其中，机械结构运动到的空间标定位置通过现场人工确定。所述的步骤2具体包括：利用运动控制系统控制机械结构末端运动至某一位置，并采集图像，并以当前位置设为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标Pos1，其中，所采集的图像需要使特征结构的图像清晰处于视界中部。本专利技术的显著效果在于：本专利技术所述的一种基于图像识别的系统定位方法，可以缩短机械系统校准时间，大幅度提高系统运行效率。具体实施方式一种基于图像识别的系统定位方法，该方法具体包括如下步骤：步骤1、将待定位的机械结构运动至空间标定位置，并获得机械结构的控制系统坐标；利用运动控制系统控制机械结构运动至空间标定位置，并记录机械结构的控制系统坐标为Pos0，其中，机械结构运动到的空间标定位置通过现场人工确定；步骤2、采集待定位机械结构末端运动至某一位置时的图像，以当前位置为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标；利用运动控制系统控制机械结构末端运动至某一位置，并采集图像，并以当前位置设为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标Pos1，其中，所采集的图像需要使特征结构的图像清晰处于视界中部；步骤3、通过初始图像获得特征结构的中心位置坐标；步骤3.1、利用边缘提取算法获取图像中键槽边缘信息；步骤3.2、对步骤3.1中的键槽边缘信息进行膨胀运算，获得待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；利用结构元素，即步骤3.1获得的键槽边缘信息的n×n矩阵，进行膨胀运算，获取待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；步骤3.3、通过纵向投影与横向投影的方式，获取键槽边缘的精确位置；利用现有的纵向投影和横向投影的方式，获得待定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像识别的系统定位方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：/n步骤1、将待定位的机械结构运动至空间标定位置，并获得机械结构的控制系统坐标；/n步骤2、采集待定位机械结构末端运动至某一位置时的图像，以当前位置为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标；/n步骤3、通过初始图像获得特征结构的中心位置坐标；/n步骤4、根据检测工具运动的实时采集图像，分析获得键槽中心位置的坐标，并根据运动控制的输入值，计算获得单个横向和纵向像素值对应的运动控制参数；/n步骤5、控制机械结构末端运动，并自动识别键槽图像，并在键槽图像再次出现在视野时，提取键槽边缘中心位置坐标，并获得与表征键槽中心坐标的偏差，并利用控制系统对控制机械的运动，完成系统定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的系统定位方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、将待定位的机械结构运动至空间标定位置，并获得机械结构的控制系统坐标；
步骤2、采集待定位机械结构末端运动至某一位置时的图像，以当前位置为标定位置，并记录机械结构末端的控制系统坐标；
步骤3、通过初始图像获得特征结构的中心位置坐标；
步骤4、根据检测工具运动的实时采集图像，分析获得键槽中心位置的坐标，并根据运动控制的输入值，计算获得单个横向和纵向像素值对应的运动控制参数；
步骤5、控制机械结构末端运动，并自动识别键槽图像，并在键槽图像再次出现在视野时，提取键槽边缘中心位置坐标，并获得与表征键槽中心坐标的偏差，并利用控制系统对控制机械的运动，完成系统定位。


2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的系统定位方法，其特征在于：所述的步骤3具体包括：
步骤3.1、利用边缘提取算法获取图像中键槽边缘信息；
步骤3.2、对步骤3.1中的键槽边缘信息进行膨胀运算，获得待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；
利用结构元素，即步骤3.1获得的键槽边缘信息的n×n矩阵，进行膨胀运算，获取待定位机械结构较为明显的边缘轮廓信息；
步骤3.3、通过纵向投影与横向投影的方式，获取键槽边缘的精确位置；
利用现有的纵向投影和横向投影的方式，获得待定位机械结构键槽边缘的精确位置；
步骤3.4、利用边缘中位值获取表征键槽中心坐标。


3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的系统定位方法，其特征在于：所述的步骤3.3中通过纵向投影，获取键槽边缘精确位置的具体步骤为：
步骤3.3.1、对膨胀运算获得的边缘轮廓信息进行纵向投影；
将膨胀运算所提取的待定位机械结构边缘轮廓信息的二维矩阵中的每一行上的数值进行叠加，获得长度等于行数的一维数组，获得待定位机械结构边缘轮廓的纵向投影；
步骤3.3.2、设置窗函数，并对纵向投影进行滑动平均曲线；
以膨胀运算所用到的结构元素尺寸n设置高斯或矩形窗函数，对纵向投影进行滑动平均，获得处理后的曲线Cv；
步骤3.3.3、获取纵向投影滑动平均曲线的前后峰值位置，并获取对应特征结构的上下边缘；
利用搜索算法获取纵向投影滑动平均曲线Cv的第一个和最后一个峰值位置的像素坐标，并获得所对应特征结构的上边缘Pu和下边缘Pd。


4.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的系统定位方法，其特征在于：所述的步骤3.3中通过横向投影，获取键槽边缘精确位置的具体步骤为：
步骤3.3.4、对膨胀运算获得的边缘轮廓信息进行横向投影；
将膨胀运算所提取的待定位机械结构边缘轮廓信息的二维矩阵中的每一列上的数值进行叠加，获得长度等于列数的一维数组，获得待定位机械结构边缘轮廓的横向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张益成，王俊涛，冯美名，甘文军，廖述圣，廖思宇，陈姝，张文哲，
申请(专利权)人：核动力运行研究所，中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42