一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法技术

本发明专利技术涉及一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，属于计算机视觉及异常检测技术领域。所述方法，包括：S1使用温箱对金属原料简单加热；S2使用热成像仪在指定位置采集包含金属原料的热成像仪图像，称为原图；S3对原图进行滤波、二值化，并标记原图中的金属原料对应的像素，获取掩膜；S4提取掩膜M内目标的轮廓C；S5获取掩膜M内目标T的重心(cx，cy)；S6根据重心(cx，cy)和轮廓C计算目标T的方向，完成视觉分拣。所述方法具有抗可见光干扰的特性，能够提高金属上料机金属原料方向检测的性能，降低成本，简化使用复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法
本专利技术涉及一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，尤其涉及一种工业金属上料机上料过程中原料方向的检测方法，属于信息技术、机器视觉以及异常检测

技术介绍
金属上料机在工作过程中，原料在轨道传输中会出现各种方向，在进入下一个工序之前，需要判断金属原料的方向并将方向异常的金属原料“吹”出轨道，以保证进入下一工序的原料方向一致。方向异常的原料会直接影响下一工序的正常运转，给工厂带来巨大经济损失。近年来，通过机器视觉进行金属原料方向判断的方法开始普及，即通过工业相机采集包含金属原料的图片，通过计算机处理技术分析工业相机拍摄的图片，从而判断金属原料的方向，完成金属原料的分拣。然而，工业现实生产过程中存在很多非理想的情况，导致工业相机采集的图片质量降低。例如，图像采集过程中光照情况会随着时间发生变化，如工厂一般晚上以人工照明为主，白天以自然光结合人工照明的方式。这样会使采集到的图片明暗发生变化。对于金属上料机来说，一般地，上料轨道和原料均为金属材质，对光照十分敏感，且普遍存在反光现象。这就导致视觉检测获得的工件方向不稳定，给下一道工序带来麻烦。考虑到工业场景中不稳定的光照环境和金属反光的问题，也有一些人放弃使用视觉检测，直接通过光的衍射、折射、反射等光学方式判断原料方向，但光的折射、衍射、反射会受到金属原料的尺寸、形状、颜色等特性影响，所以方向判断准则需要适应原料特性，一旦金属原料的任何一种属性发生变化，方向分拣的判断准则就需要随之改变，因此操作复杂、成本颇高。本专利主要以实际工作环境和需求为背景，针对光照环境易变、金属上料机传统视觉分拣方法对光照敏感，现有常用的基于光的折射、衍射、反射特性的判断方法操作复杂、成本高，给出一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，这一方法的突出特点是，对金属原料加热，然后使用热成像仪将成像过程中所有的光照干扰去除，对热成像仪的结果进行分析，以获得准确的原料方向。这一方法可以显著降低视觉分拣中光照环境影响导致的金属原料方向判断错误率，克服基于光的折射、反射的方法的复杂操作和高成本，提高金属上料机的工作效率和工作质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有金属上料机元件视觉分拣过程中存在金属反光特性和环境光变化时，会加剧金属反光导致视觉检测金属原料方向受限及增加错误概率，非视觉检测方法的操作复杂、高成本，提出了一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法。所述抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，包括如下步骤：步骤S1：使用温箱对金属原料加热；其中，加热温度的范围为38到42度；步骤S2：使用热成像仪在指定位置采集包含金属原料的热成像仪图像，称为原图；步骤S3：对原图进行滤波、二值化，并标记原图中的金属原料对应的像素，获取掩膜；其中，金属原料对应的像素，表示目标，记为T，掩膜，记为M；获取掩膜，具体包括如下子步骤：步骤S3-1：对原图进行中值滤波得到滤波后的图像；其中，中值滤波将原图中每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值，且中值滤波选取窗口大小的范围为3到5；步骤S3-2：对滤波后图像做OTSU自适应二值化，获取二值图像；步骤S3-3：保留二值图像内最大的白色区域作为目标，其它区域均置为黑色，获得掩膜M；步骤S4：提取掩膜M内目标T的轮廓C；步骤S5：获取掩膜M内目标T的重心；其中，目标的重心，记为(cx,cy)，该重心的获取，具体为：步骤S5-1：按照公式(1)、公式(2)和公式(3)分别计算掩膜M的零阶矩m00和一阶矩m10、m01：其中，r,l分别表示掩膜M的行数和列数，i，j分别表示掩膜M行数和列数的下标，行数下标i的取值范围为1到r，列数下标j的取值范围为1到l；步骤S5-2：按照公式(4)和公式(5)分别计算目标的重心的横坐标cx和纵坐标cy：cx＝m10/m00(4)cy＝m01/m00(5)步骤S6：根据重心(cx,cy)和轮廓C计算目标T的方向，完成视觉分拣，具体包括如下子步骤：步骤S6-1：获得目标T的轮廓的最小外接矩形；步骤S6-2：标记最小外接矩形距离重心(cx,cy)最远的边；其中，距离重心(cx,cy)最远的边，记为L；步骤S6-3：通过重心(cx,cy)做指向L且垂直于L的向量，该向量的方向就是所求目标T的方向。有益效果所述一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：1.所述方法算法复杂度低、稳定性高，一般的包含金属的图像处理需要进行去反光处理，而去反光处理是很复杂的操作，所述方法使用热成像仪对金属材料进行成像，图像中不存在反光，无需复杂的去反光操作，加上热成像仪成像只受温度影响，成像稳定，所以得益于热成像仪的成像稳定和无反光特性，所述方法算法复杂度低、稳定性高；2.所述方法具有良好的应用拓展性，金属上料机中金属原料的形状、尺寸发生变化，本专利技术专利所述的视觉分拣方法仍然有效，具体表现为：基于视觉的检测技术，无论金属原料的形状和尺寸如何变化，根据所述方法中方向的判断算法总是能计算出一个方向用于表述金属的方向，所以该方法具有良好的应用拓展性。附图说明图1为本专利技术一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法的流程图；图2为本专利技术一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法实施例的算法的中间结果图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法进行详细阐述。实施例1本实施例阐述了依托本专利技术所述的一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法用于在金属上料机金属原料方向分拣中的具体实施。具体实施时，用于分拣的金属原料是钉子状(一头尖)的长条形金属，尺寸约为8mm*2mm*2mm，为保证图像包括完整的金属原料以及一定的清晰度，热成像仪的分辨率选为320×240，结合实施例中的金属尺寸，镜头选为长焦镜头。图1步骤S1中，金属到达上料机的上料入口之前经过一个恒温箱进行加热，加热到38-42度(具体加热温度可以根据工作场景的温度进行调节，加热到高于环境温度3-4度，达到热成像仪的分辨率即可)，加热后的金属原料随着传输带到达上料入口处，热成像仪放置在金属上料机的上料入口处。执行图1中的步骤S2，采集包含加热后的金属原料的原图，在本实施例中，原图为灰度图，如图2中a所示，温度高的金属原料灰度值更大，而背景部分温度较低，对应的原图中的灰度值更小，所以得益于热成像仪的成像特性，原图中的金属原料和背景区分明显，不需要去反光处理就可以进行本专利技术专利中的步骤S3以及之后的步骤。而一般的基于视觉的金属上料机的分拣方法，都需要对光学相机采集到的图片先进行去反光处理，而金属去反光的处理是很复杂的操作，且去反光的效果依赖实际图片中物体的反光程度(冯维,刘红帝,汤少靖,等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤S1：使用温箱对金属原料加热；/n步骤S2：使用热成像仪在指定位置采集包含金属原料的热成像仪图像，称为原图；/n步骤S3：对原图进行滤波、二值化，并标记原图中的金属原料对应的像素，获取掩膜；/n其中，金属原料对应的像素，表示目标，记为T，掩膜，记为M；获取掩膜，具体包括如下子步骤：/n步骤S3-1：对原图进行中值滤波得到滤波后的图像；/n步骤S3-2：对滤波后图像做OTSU自适应二值化，获取二值图像；/n步骤S3-3：保留二值图像内最大的白色区域作为目标，记为目标T，其它区域均置为黑色，获得掩膜M；/n步骤S4：提取掩膜M内目标T的轮廓；/n步骤S5：获取掩膜M内目标T的重心；/n其中，目标的重心，记为(cx,cy)，该重心的获取，具体为：/n步骤S5-1：按照公式(1)、公式(2)和公式(3)分别计算掩膜M的零阶矩m

【技术特征摘要】
1.一种抗可见光干扰的金属上料视觉分拣方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1：使用温箱对金属原料加热；
步骤S2：使用热成像仪在指定位置采集包含金属原料的热成像仪图像，称为原图；
步骤S3：对原图进行滤波、二值化，并标记原图中的金属原料对应的像素，获取掩膜；
其中，金属原料对应的像素，表示目标，记为T，掩膜，记为M；获取掩膜，具体包括如下子步骤：
步骤S3-1：对原图进行中值滤波得到滤波后的图像；
步骤S3-2：对滤波后图像做OTSU自适应二值化，获取二值图像；
步骤S3-3：保留二值图像内最大的白色区域作为目标，记为目标T，其它区域均置为黑色，获得掩膜M；
步骤S4：提取掩膜M内目标T的轮廓；
步骤S5：获取掩膜M内目标T的重心；
其中，目标的重心，记为(cx,cy)，该重心的获取，具体为：
步骤S5-1：按照公式(1)、公式(2)和公式(3)分别计算掩膜M的零阶矩m00和一阶矩m10、m01：









其中，r,l分别表示掩膜M的行数和列数，i，j分别表示掩膜M行数和列数的下标；
步骤S5-2：按照公式(4)和公式(5)分别计算物体的重心的横坐标cx和纵坐标cy：
cx＝m10/m00(4)
c...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，谢翠芳，苏浩，刘耘彤，胡立坤，崔如瑶，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11