一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，包括以下步骤：基于一种改进的均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；基于二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；基于中轴变换算法，在噪声抑制完成后提取图像的光带中心线；基于斜率法，最终在获得图像光带中心线的基础上提取获得焊缝图像的特征点。本发明专利技术方法通过两个步骤大大降低了噪声对焊缝图像的干扰，并能准确快速地提取出焊缝图像的特征点信息，对图像边缘细节部分保留多，使图像看起来会更清晰，可广泛运用于图像处理领域，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法
本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法。
技术介绍
随着工业现代化的发展，以机器视觉为基础的焊缝跟踪系统在智能焊接过程中得到广泛运用。特征点指的是图像灰度值发生剧烈变化的点或者在图像边缘上曲率较大的点(即两个边缘的交点)，能够反映图像本质特征，标识图像中目标物体。因此，提取图像中受焊缝图像调制形成的光条的中心点，并拟合方程确定焊缝特征点，对焊接过程极其重要。现有的焊缝图像特征点提取方法存在以下几个问题：(1)滤波处理通常采用均值滤波法或者中值滤波法，前者取范围内的平均值，后者取范围内的中位数，虽然在计算上简单快捷，但是容易造成图像的模糊化；(2)进行特征点提取时斜率的取值采用前后坐标相减法，优点是计算时非常迅速，但是比较范围不够宽，容易造成特征点误判和丢失，影响特征点提取结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，包括以下步骤：步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；步骤2，对噪声抑制处理后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；步骤3，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线；步骤4，基于斜率法，在图像的光带中心线的基础上提取焊缝图像的特征点。进一步的，步骤1中，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理，具体方法为：步骤1.1，取图像上一个像素点A，以A点为中心在A周围取一个边长为3a的正方形区域；步骤1.2，将步骤1.1中的正方形区域分割为9个边长为a的小正方形区域；步骤1.3，对步骤1.2中的每个小正方形区域设定区域内每个点的权值大小，设区域中心为B，B点权值最高，B点上、下、左、右四个点的权值并列第二，B点左上、左下、右上、右下四个点权值并列第三，以此为标准向外延伸直到小正方形区域内的每个点权值设定完成；步骤1.4，对步骤1.3中为每个点设定的权值，每个点的权重为该点权值大小除以该区域权值之和，以此为标准计算该区域中心点B的灰度值；步骤1.5，步骤1.3-1.4，直到9个边长为a的小正方形区域中心点B的灰度值均计算完成；步骤1.6，根据A周围8个中心点的灰度值，按照权值标准计算A点的灰度值，记录修正后A点的灰度值；步骤1.7，对该图像每个点重复步骤1.1-1.6，最终得到经过改进均值滤波法处理的抑制噪声后的焊缝图像。进一步的，步骤2中，对噪声抑制处理后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰，具体方法为：按照给定的阀值θ，将每个像素点的灰度值设置为0或者255，即灰度值大于θ，设置为255，否则设置为0，使焊缝图像呈现黑白效果；所述阈值设置公式如下：其中，p(i,j)代表图像上坐标为(i,j)的像素点的灰度值大小，M,N分别是图像的长度和宽度。进一步的，步骤3中，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线，具体方法为：步骤3.1，记录所有显示为白色的像素点的坐标；步骤3.2，以像素点C为中心在周围取一个半径为c的正方形区域，对像素点C计算其与正方形区域中每个黑色像素点的距离，若同时与两个及以上黑色像素点存在最小距离，则点C为图像光带中心线的点，记录坐标；步骤3.3，对图像上每个白色像素点重复步骤3.2，最终记录的像素点集合即为图像的光带中心线。进一步的，步骤4中，基于斜率法，在图像的光带中心线的基础上提取焊缝图像的特征点，具体方法为：对图像的光带中心线上每一个点进行斜率计算，设图像上第n列的中心线的坐标为f(n)，则斜率计算公式如下：其中K1，K2，K3代表不同权重大小，K3最大、K2次之、K1最小；图像的光带中心线上每一个点的斜率计算完成后，比较所有点的斜率大小，其中斜率发生突变的拐点即为图像特征点。更进一步的，K1、K2、K3的取值分别为1、4、9。一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取系统，包括：噪声抑制模块，基于改进均值滤波法对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；二值化模块，用于对噪声抑制后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；光带中心线提取模块，基于中轴变换算法从二值化后的焊缝图像中提取图像的光带中心线；特征点提取模块，基于斜率法从图像光带中心线上提取焊缝图像的特征点。一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；步骤2，对噪声抑制后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；步骤3，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线；步骤4，基于斜率法，在图像的光带中心线上提取焊缝图像的特征点。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；步骤2，对噪声抑制后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；步骤3，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线；步骤4，基于斜率法，在图像的光带中心线上提取焊缝图像的特征点。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)运用改进后的均值滤波法进行图像去噪处理，相对传统方法而言能使图像保持更高的清晰度；(2)运用斜率法提取特征点，相对传统的前后坐标相减法来说特征点的寻找更为准确，大大提高了可靠性。附图说明图1是本专利技术基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法的流程图。图2是本专利技术未经处理的焊缝图像。图3是本专利技术经过改进均值滤波法处理后的焊缝图像。图4是本专利技术经过二值化处理的焊缝图像。图5是本专利技术经过中轴变换法处理的焊缝图像。图6是经过斜率法搜索到焊缝图像特征点的图像。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。如图1所示，基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，包括如下步骤：步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；步骤1.1，取图像上一个像素点A，以A点为中心在A周围取一个边长为3a的正方形区域；步骤1.2，将步骤1.1中的正方形区域分割为9个边长为a的小正方形区域；步骤1.3，对步骤1.2中的每个小正方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；/n步骤2，对噪声抑制处理后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；/n步骤3，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线；/n步骤4，基于斜率法，在图像的光带中心线的基础上提取焊缝图像的特征点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理；
步骤2，对噪声抑制处理后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰；
步骤3，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线；
步骤4，基于斜率法，在图像的光带中心线的基础上提取焊缝图像的特征点。


2.根据权利要求1所述的基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，其特征在于，步骤1中，基于改进均值滤波法，对原始焊缝图像的噪声进行抑制处理，具体方法为：
步骤1.1，取图像上一个像素点A，以A点为中心在A周围取一个边长为3a的正方形区域；
步骤1.2，将步骤1.1中的正方形区域分割为9个边长为a的小正方形区域；
步骤1.3，对步骤1.2中的每个小正方形区域设定区域内每个点的权值大小，设区域中心为B，B点权值最高，B点上、下、左、右四个点的权值并列第二，B点左上、左下、右上、右下四个点权值并列第三，以此为标准向外延伸直到小正方形区域内的每个点权值设定完成；
步骤1.4，对步骤1.3中为每个点设定的权值，每个点的权重为该点权值大小除以该区域权值之和，以此为标准计算该区域中心点B的灰度值；
步骤1.5，步骤1.3-1.4，直到9个边长为a的小正方形区域中心点B的灰度值均计算完成；
步骤1.6，根据A周围8个中心点的灰度值，按照权值标准计算A点的灰度值，记录修正后A点的灰度值；
步骤1.7，对该图像每个点重复步骤1.1-1.6，最终得到经过改进均值滤波法处理的抑制噪声后的焊缝图像。


3.根据权利要求1所述的基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，其特征在于，步骤2中，对噪声抑制处理后的焊缝图像进行二值化处理，进一步消除噪声对焊缝图像的干扰，具体方法为：
按照给定的阀值θ，将每个像素点的灰度值设置为0或者255，即灰度值大于θ，设置为255，否则设置为0，使焊缝图像呈现黑白效果；所述阈值设置公式如下：



其中，p(i,j)代表图像上坐标为(i,j)的像素点的灰度值大小，M,N分别是图像的长度和宽度。


4.根据权利要求1所述的基于改进均值滤波法的焊缝图像特征点提取方法，其特征在于，步骤3中，基于中轴变换算法，在二值化处理后的焊缝图像上提取图像的光带中心线，具体方法为：
步骤3.1，记录所有显示为白色的像素点的坐标；
步骤3.2，以像素点C为中心在周...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔建寿，陈文涛，刘钊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32