【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及带钢表面视觉检测技术，更具体地说，涉及一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元、系统及方法。
技术介绍
1、热轧生某些特定品种时，突出的质量问题是带钢头尾跑偏和单边浪缺陷，影响后工序焊接和轧制的稳定性，造成异常停机处理。产生和影响热轧带钢板形的因素有：板坯本身的厚度和宽度、板坯温度、轧辊水平度等等。它们时常表现为边浪和镰刀弯。
2、目前，部分热轧产线出口设置了平直度仪，可以根据温度和应力等曲线图用来检测带钢出精轧机架的平直度情况。由于带钢头、尾机架运行状态不稳定，存在不同程度的“游动”、“上漂”等现象，加上带钢经过层流冷却区后，实际板形与高温情况下存在较大的变化，这就造成平直度仪检测精度低，无法有效识别出对后工序生产造成影响的“异常板形”。目前热轧厂因边浪问题造成的下游质量问题很多。
3、现有专利申请中，如专利cn103486995a利用三组测距仪实现对板材板形的检测。专利cn104833317a公开了一种基于对称双线激光角度可控的中厚板形貌检测系统及其方法。而本专利技术中采用双线激光及两台相机实现对板形的检测，运用labview的vision模块直接读取获得的图片信息并对图片进行处理以及拼接，最后进行亮线两端的坐标提取，从而获取纵向坐标，通过曲线拟合的方式，最终获得检测钢板的整体轮廓信息。
4、上述专利基本上是采用了机器视觉结合激光线的方法，但均未能实现对带钢边部浪形精确检测。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，包括：
4、图像增强模块，对带钢表面原始图像进行降噪和增强处理；
5、抖动判定及去除模块，对现场生产过重产生的抖动现象进行判定；
6、激光线提取模块，得到图像中激光线的准确位置；
7、激光线矫正模块，对图像中激光线进行反变换，以获取空间轮廓数据；
8、三维形貌重建模块，将空间轮廓数据进行震动过滤后再合并处理，绘制在三维坐标系中得到带钢表面的三维点阵图，最后通过计算模拟得到整个带钢表面的三维图形信息；
9、三维缺陷检测识别模块，从三维图形信息中判定带钢边浪缺陷是否存在，并确定缺陷位置。
10、较佳的，所述图像增强模块通过使用高斯滤波算法和直方图均衡化图像处理算法，对原始图像进行降噪和增强处理；
11、所述高斯滤波算法采用5×5的高斯模板，具体处理过程如下：
12、1)根据标准二维正态分布的概率先计算所述高斯模板的高斯滤波核；
13、2)把所述原始图像的每个像素点与所述高斯滤波核的中心点重合；
14、3)将所述原始图像与所述高斯滤波核重合的两个5x5的矩阵对应元素相乘求和，再除以归一化参数273得到的值，替换所述原始图像位置的值；
15、所述直方图均衡化图像处理算法具体处理过程如下：
16、1)依次扫描所述原始图像灰度的每一个像素，计算出图像的灰度直方图；
17、2)计算所述灰度直方图的累积分布函数；
18、3)根据所述累积分布函数和直方图均衡化原理得到输入与输出之间的映射关系；
19、4)根据映射关系得到结果进行图像变换。
20、较佳的，所述抖动判定及去除模块通过图像处理，实现对图像中存在的抖动重复线条的剔除。具体方法如下：在实际设计中，会对前后两幅图像设置固定的激光线重合条数。若在检测过程中，通过图像对比，若前后两幅图像本该重合的激光线条数增大或者减少了(结合图片背景环境判断)，则认为该带钢运动过程中存在抖动。对重复的激光线条图像进行剔除，避免缺陷尺寸和位置计算错误。
21、较佳的，所述激光线提取模块采用灰度重心激光线提取算法实现对激光线的准确提取；
22、灰度重心激光线提取算法为根据每行光条纹的横截面内的灰度分布特征逐行进行处理，通过在行坐标的方向上，逐行计算提取光条纹区域的灰度重心点，并将该灰度重心点用来代表该横截面的光条纹的中心点位置，最后将所有中心点拟合形成光条纹的中心线；
23、灰度图像i(i，j)中目标s的灰度中心为(x0，y0)为：
24、
25、在本案中，具体操作步骤是，先对图像进行滤波除去噪声，然后再用阈值分割，保留大于阈值的部分，即为roi区域，然后在该区域内运用灰度重心法进行激光中心线提取。
26、较佳的，所述灰度重心激光线提取算法先采用最值初步提取激光线的中心，然后再通过加权灰度重心实现激光线提取的精度。
27、较佳的，所述激光线的线宽像素数w≥8。
28、本专利技术第二方面提供了一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，包括检测触发单元、激光结构光照射器、高速相机、光学系统视场调整单元、图像采集/传输单元、图像存储/显示单元以及本专利技术第一方面所提供的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元；
29、所述检测触发单元用以实现辊道上带钢经过信号的捕获，并触发所述激光结构光照射器、所述高速相机的启动；
30、所述激光结构光照射器设于所述带钢的上方，并射出激光线用以照亮所述带钢的表面；
31、所述高速相机也设于所述带钢的上方，用以拍摄所述带钢的边部表面图像；
32、所述光学系统视场调整单元用以调整所述高速相机的视场；
33、所述图像采集/传输单元用以采集所述高速相机的边部表面图像并传输至所述热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元；
34、所述热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元对所述边部表面图像进行处理，计算和识别出所述带钢上边浪的浪距和高度，并输送至所述图像存储/显示单元；
35、所述图像存储/显示单元用以实现所述边部表面图像的存储和报警。
36、较佳的，所述检测触发单元包括设于辊道上的光电对射开关和编码器；
37、所述激光线的数量n≥2。
38、所述高速相机的最小曝光时间t＝h/v，其中，h为，v为带钢的生产速度；
39、所述图像采集/传输单元为图像采集卡；
40、所述热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元为图像处理计算机；
41、所述图像存储/显示单元包括数据服务器和与其建立通讯的终端计算机。
42、较佳的，所述激光结构光照射器、所述高速相机和所述光学系统视场调整单元均设于防护箱内。
43、本专利技术第三方面提供了一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别方法，采用本专利技术第二方面所提供的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，通过所述检测触发单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述图像增强模块通过使用高斯滤波算法和直方图均衡化图像处理算法，对原始图像进行降噪和增强处理；
3.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述抖动判定及去除模块通过图像处理，实现对图像中存在的抖动重复线条的剔除。
4.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述激光线提取模块采用灰度重心激光线提取算法实现对激光线的准确提取；
5.根据权利要求4所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述灰度重心激光线提取算法先采用最值初步提取激光线的中心，然后再通过加权灰度重心实现激光线提取的精度。
6.根据权利要求4所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述激光线的线宽像素数W≥8。
7.一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，其特征在于：包括检测触发单元、激光结构光照射器、
8.根据权利要求7所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，其特征在于：所述检测触发单元包括设于辊道上的光电对射开关和编码器；
9.根据权利要求7所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，其特征在于：所述激光结构光照射器、所述高速相机和所述光学系统视场调整单元均设于防护箱内。
10.一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别方法，其特征在于：采用如权利要求7所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，通过所述检测触发单元捕获所述带钢经过信号，并触发所述激光结构光照射器、所述高速相机的启动，所述激光结构光照射器发出N条平行等距且垂直于所述带钢的激光线，所述光学系统视场调整单元先对所述激光线与所述高速相机的视场间θ角度进行调整，所述高速相机拍摄所述带钢的边部表面图像，所述图像采集/传输单元用以采集所述边部表面图像并传输至所述热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，所述热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元对所述边部表面图像进行处理，计算和识别出所述带钢上边浪的浪距和高度，并输送至所述图像存储/显示单元，所述图像存储/显示单元用以实现所述图像的存储和报警；
...【技术特征摘要】
1.一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述图像增强模块通过使用高斯滤波算法和直方图均衡化图像处理算法，对原始图像进行降噪和增强处理；
3.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述抖动判定及去除模块通过图像处理，实现对图像中存在的抖动重复线条的剔除。
4.根据权利要求1所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述激光线提取模块采用灰度重心激光线提取算法实现对激光线的准确提取；
5.根据权利要求4所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述灰度重心激光线提取算法先采用最值初步提取激光线的中心，然后再通过加权灰度重心实现激光线提取的精度。
6.根据权利要求4所述的热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别单元，其特征在于：所述激光线的线宽像素数w≥8。
7.一种热轧带钢边浪三维检测图像处理及识别系统，其特征在于：包括检测触发单元、激光结构光照射器、高速相机、光学系统视场调整单元、图像采集/传输单元、图像存储/显示单元以及如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：石桂芬，梁兴国，何永辉，钟云峰，宗德祥，梁爽，杨水山，彭铁根，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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