一種冷軋帶鋼邊部在線快速定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冷軋帶鋼邊部在線快速定位方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 帶鋼的邊部檢測(cè)是帶鋼軋制過程中一個(gè)關(guān)鍵問題，對(duì)于帶鋼的對(duì)中處理、切邊處 理、帶鋼寬度檢測(cè)、帶鋼表面缺陷信息定位等處理環(huán)節(jié)都起到至關(guān)重要的作用。
[0003] 傳統(tǒng)的帶鋼邊部檢測(cè)方法有機(jī)械探測(cè)法、光電探測(cè)法等。機(jī)械探測(cè)法通過接觸帶 鋼直接檢測(cè)，但極易對(duì)帶鋼的邊部造成損失而形成卷邊。光電探測(cè)法通過光電組合式設(shè)備， 可非接觸檢測(cè)出帶鋼邊部，但需要依賴基礎(chǔ)自動(dòng)化手段，設(shè)備相對(duì)復(fù)雜和昂貴，且因?yàn)橄到y(tǒng) 組成部分較多，容易出現(xiàn)故障，難維護(hù)。
[0004] 隨著機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，基于圖像分析方法確定帶鋼邊部位置已得到業(yè)界越來 越多的關(guān)注。圖像邊緣檢測(cè)是圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域最基本的問題之一，如何快速、精 確的提取圖像邊緣信息一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，同時(shí)邊緣的檢測(cè)也是圖像處理中的一個(gè) 難題。
[0005] 授權(quán)公告號(hào)CN102156996B提供的"一種圖像邊緣檢測(cè)的方法"，是對(duì)canny邊緣檢 測(cè)方法的改進(jìn)，可以較準(zhǔn)確的定位圖像的邊緣，避免了圖像的邊緣模糊又不會(huì)對(duì)噪聲過于 敏感。申請(qǐng)公布號(hào)CN102521836A公開了"一種基于特定類灰度圖像的邊緣檢測(cè)方法"，該方 法能夠提高邊緣檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度，有效地實(shí)現(xiàn)邊緣的檢測(cè)。以上兩種方法都是對(duì)傳統(tǒng)方 法的一種改進(jìn)，但方法計(jì)算量較大，不適合帶鋼生產(chǎn)的快速運(yùn)行環(huán)境。
[0006] 申請(qǐng)公布號(hào)CN103226829A公開了一種"基于邊緣增強(qiáng)算子的圖像邊緣檢測(cè)方 法"，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)邊緣的精度定位，不同尺寸的邊緣能夠較好地響應(yīng)，并且能夠盡可能 減少漏檢。但此方法并不適用于基板復(fù)雜（例如帶鋅花鍍鋅板或鍍鋁鋅板等）的冷軋帶 鋼邊部檢測(cè)。申請(qǐng)公布號(hào)為CN 103150735A的"一種基于灰度差值平均的圖像邊緣檢測(cè)方 法"，提出一種利用灰度差值平均結(jié)合自適應(yīng)閾值的方法辨識(shí)目標(biāo)邊緣并提取輪廓，該方法 雖然處理速度較快，但同樣不適用于基板復(fù)雜且可能存在邊緣缺陷的冷軋帶鋼邊部檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的旨在提供一種可以在冷軋帶鋼高速運(yùn)行的情況下，判定出非接觸 的、在線的、即時(shí)的帶鋼邊部位置，且不受帶鋼表面紋理、色差、光照不均、邊緣缺陷等情況 影響的各類冷軋帶鋼邊部的在線快速定位方法。
[0008] 為此，本發(fā)明所采取的解決方案是：
[0009] -種冷軋帶鋼邊部在線快速定位方法，其特征在于，定位過程分為左邊部的定位 和右邊部的定位，具體方法和步驟為：
[0010] 1、邊部圖像獲取：通過相機(jī)采集帶鋼實(shí)時(shí)同步圖像，然后對(duì)采集到的圖像進(jìn)行轉(zhuǎn) 灰度處理，獲得帶鋼同步灰度圖像。
[0011] 2、圖像預(yù)處理：對(duì)獲取的帶鋼同步灰度圖像首先進(jìn)行縱向中值濾波，即圖像上每 個(gè)像素點(diǎn)的灰度值等于其縱向臨近點(diǎn)的灰度中間值。
[0012] 3、搜索波動(dòng)最大塊：對(duì)于左首層波動(dòng)最大塊的搜索，從圖像左上部開始，橫向Μ列 像素點(diǎn)，縱向Ν行像素點(diǎn)，以ΜΧΝ的大小，從左向右分塊檢驗(yàn)，根據(jù)塊內(nèi)灰度初檢情況確定 左首層波動(dòng)最大塊；對(duì)于右首層波動(dòng)最大塊則從圖像右上部開始，以ΜΧΝ的大小，從右向 左分塊檢驗(yàn)，使用同樣的方法確定右首層波動(dòng)最大塊；首層以下的每一層最大塊縱向范圍 仍為Ν行像素點(diǎn)，橫向范圍則等同于上一層最大塊的橫向范圍；
[0013] 4、進(jìn)行圖像縱向壓縮：對(duì)于左邊部定位，在步驟（3)確定的左層波動(dòng)最大塊向左 右擴(kuò)展為3ΜX Ν區(qū)域，左右擴(kuò)展長(zhǎng)度相同，計(jì)算每列的縱向平均值，形成3ΜX 1大小的左壓 縮圖像序列FYjx，y)，其中X = 0,1，2……，y為層數(shù)；對(duì)于右邊部定位，方法相同，形成右 壓縮圖像序列FYR(x，y);
[0014] 5、生成波動(dòng)序列：
[0015] 對(duì)于左邊部定位，波動(dòng)序列FB^ (X，y)的計(jì)算方法為：
[0016] FBL(i，y) = |FYL(i，y)-FYL(i_l，y) | (i>0)
[0017] 對(duì)于右邊部定位，波動(dòng)序列FBR (x)的計(jì)算方法為：
[0018] FBR(i，y) = |FYR(i，y)-FYR(i+l，y) | (i〈壓縮圖像序列長(zhǎng)度）
[0019] 6、確定層邊緣位置：
[0020] 對(duì)于左邊部定位，首先計(jì)算波動(dòng)序列FBL (X，y)中的邊緣波動(dòng)閾值KBL(y):
[0021] KBl (y) = AVGl (y) +SDVL (y)
[0022] 其中，AVGL (y)為波動(dòng)序列FBL (x，y)的平均值，SDVL (y)為波動(dòng)序列FBL (x，y)的標(biāo) 準(zhǔn)差；
[0023] 然后，從左至右搜索波動(dòng)序列FBjx，y)中第一個(gè)大于KBJy)的波動(dòng)序列值，該值 對(duì)應(yīng)的原圖像橫向像素點(diǎn)位置（X)即為本層左邊緣位置LBJY)，該位置所對(duì)應(yīng)的波動(dòng)序列 值記為本層左邊緣躍階值FSjy);
[0024] 對(duì)于右邊部定位，首先計(jì)算波動(dòng)序列FBR (X，y)中的邊緣波動(dòng)閾值KBR (y):
[0025] KBr (y) = AVGr (y) +SDVR (y)
[0026] 其中，AVGR (y)為波動(dòng)序列FBR (x，y)的平均值，SDVR (y)為波動(dòng)序列FBR (x，y)的標(biāo) 準(zhǔn)差；
[0027] 然后，從右至左搜索波動(dòng)序列FBR (x，y)中第一個(gè)大于KBR (y)的波動(dòng)序列值，該值 對(duì)應(yīng)的原圖像橫向像素點(diǎn)位置（X)即為本層右邊緣位置LBR(Y)，該位置所對(duì)應(yīng)的波動(dòng)序列 值記為本層右邊緣躍階值FSR(y);
[0028] 7、確定統(tǒng)計(jì)邊界：對(duì)于計(jì)算多層圖像統(tǒng)計(jì)邊界的情況，左邊部統(tǒng)計(jì)邊界TGB^的計(jì) 算方法為：
[0031] 其中，y為層數(shù).
[0032] 右邊部統(tǒng)計(jì)邊界TGBR的計(jì)算方法為：
[0035] 所述步驟3中，根據(jù)塊內(nèi)灰度初檢情況確定左首層波動(dòng)最大塊中灰度初檢情況判 定方法為如果該塊首次滿足如下檢驗(yàn)條件，則確定為左首層波動(dòng)最大塊：檢驗(yàn)條件：
[0038] 其中，CK為帶鋼基板與非帶鋼部分的灰度波動(dòng)預(yù)設(shè)最小值，Τκ為判斷常數(shù)。
[0039] 本發(fā)明的有益效果為：
[0040] 1、適用于工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境，工作可靠，算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0041] 2、針對(duì)各類相機(jī)設(shè)計(jì)，處理效果好，運(yùn)行速度快。
[0042] 3、適用于計(jì)算機(jī)及單片機(jī)等各種計(jì)算設(shè)備。
[0043] 4、本發(fā)明不受帶鋼表面紋理、色差、光照不均、邊緣缺陷等情況的影響。
[0044] 5、對(duì)于帶鋼邊部粗略檢測(cè)和精細(xì)檢測(cè)均適用。
【附圖說明】
[0045] 圖1是冷軋帶鋼邊部在線快速定位系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0046] 圖2是冷軋帶鋼邊部在線快速定位方法流程圖；
[0047] 圖3是冷軋帶鋼邊部在線快速定位方法應(yīng)用效果圖。
[0048] 圖中：帶鋼1、圖像采集設(shè)備2、照明裝置3、光帶4。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0050] 本發(fā)明冷軋帶鋼邊部在線快速定位系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示：系統(tǒng)通過圖像采集設(shè)備 2對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶鋼1進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過照明裝置3進(jìn)行照明。圖像采集設(shè)備2可以是單個(gè) 或多個(gè)相機(jī)（照相機(jī)）或其他圖像采集設(shè)備。照明裝置3可以是普光燈、LED集成燈、激光 掃描等多種光源。照明裝置3投射到帶鋼表面形成光帶4,圖像采集點(diǎn)被完全包裹在光帶4 中。相機(jī)的觸發(fā)裝置可配備同步裝置，也可非同步觸發(fā)。系統(tǒng)通過圖像采集單元采集在線 圖像，通訊方式可以是數(shù)字式或模擬式。系統(tǒng)通過圖像處理單元對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，圖像處 理單元可以是獨(dú)立單元（如單片機(jī)設(shè)備等）或集成單元（如計(jì)算機(jī)中的程序模塊）。系統(tǒng) 通過邊部檢測(cè)單元對(duì)帶鋼邊部進(jìn)行確認(rèn)，邊部檢測(cè)單元也可以是獨(dú)立單元（如單片機(jī)設(shè)備 等）或集成單元（如計(jì)算機(jī)中的程序模塊）。
[0051] 本發(fā)明冷軋帶鋼邊部在線快速定位方法的具體步驟如下（流程見圖2):
[0052] 步驟一：邊部圖像獲