【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于工業測量，具體屬于基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法及系統。
技術介紹
1、激光視覺是一種基于光學三角原理的視覺傳感技術，當激光束經過光學器件變換以光面的形式投射到物體表面時，在物體表面形成其截面幾何形狀的條紋。經過透鏡成像，在面陣的光敏探測器上就可以得到表征目標界面的激光條紋圖像。而當激光傳感器沿著物體表面掃描前進時，就能得到所掃描物體形狀的輪廓信息。根據所獲得的輪廓信息，計算出坡口位置、截面形狀、截面面積或表征焊縫形成的幾何特征量。
2、由于物體表面材質或激光照射角度等原因，在焊接過程中會有大量飛濺、煙霧、弧光、反射產生，在視覺傳感器所采集的激光圖像中產生大量的噪聲，主要包括孤立噪點、高能弧光噪聲、反射噪聲，對激光輪廓的提取造成了嚴重的干擾。針對該類問題，傳統做法是在原始圖像上進行濾波，濾波方式主要分為3種：空間域濾波、頻域濾波和形態學濾波。
3、空間濾波使用濾波模板在二維圖像上進行濾波，如均值濾波、均值濾波、最大值濾波、最小值濾波等，該空間濾波對比較小的離散噪點效果比較好，但是對能量比集中的弧光噪聲和反射噪聲，濾波效果較差，同時濾波模板越大，占用的資源和時間越多，不能滿足處理的實時性。頻域濾波先將空間域圖像轉換為頻域圖像，在頻域圖像上使用濾波模板濾波，濾波后頻域圖像再轉換為空間域圖像，主要的濾波方法有傅里葉變換、低通濾波、高通濾波、小波變換等。頻域濾波需要空間域到頻域兩次轉換，濾波處理過程復雜，同時濾波模板比較大，不能滿足實時要求。如對反射噪聲濾波效果比較好的gabor濾波，濾
4、故目前所使用的濾波方式雖然能夠對孤立噪聲有比較好的濾波結果，但不能同時對弧光噪聲和反射噪聲進行處理，使得對高能弧光噪聲和反射噪聲濾波不理想，進而對無論在能量上和形態上同原始激光線輪廓一致較高的反射光線，處理效果不理想。
技術實現思路
1、為了解決現有濾波方式對高能弧光噪聲和反射噪聲濾波不理想的問題，本專利技術提供了基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法及系統。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術提供了基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，包括以下步驟：
4、對原始激光圖像預處理，得到預處理圖像；
5、基于所述預處理圖像獲取激光垂直切片，并所述對激光垂直切片濾波，得到垂直激光方向的激光切片信息；
6、基于所述激光切片信息進行增長式篩選所述激光垂直切片，得到濾波激光切片；
7、仲裁所述濾波激光切片，得到最終激光輪廓信息。
8、優選地，所述原始激光圖像預處理，包括：
9、對所述原始激光圖像進行灰度處理，得到原始灰度圖像；
10、對所述原始灰度圖像分別進行中值濾波和有限沖激響應濾波，分別得到中值濾波圖像和有限沖激響應濾波灰度圖像；
11、對所述中值濾波圖像進行邊緣檢測，得到邊緣圖像，并對所述邊緣圖像進行腐蝕膨脹；
12、對所述中值濾波圖像進行波峰信息統計，得到波峰數信息；
13、基于所述波峰數信息對腐蝕膨脹后的所述邊緣圖像進行閾值分割，得到二值圖像；
14、對所述二值圖像再次進行腐蝕膨脹，腐蝕膨脹的所述二值圖像與所述有限沖激響應濾波灰度圖像進行圖像延遲處理后的圖像進行點乘，得到預處理圖像。
15、優選地，所述中值濾波圖像進行波峰信息統計包括：
16、統計所述原始灰度圖像中連續兩組背景像素點的起始位置和停止位置；
17、基于所述起始位置和所述停止位置確定出波峰范圍；
18、獲取所述波峰位置處的背景像素的灰度值。
19、優選地，所述波峰數信息對腐蝕膨脹后的所述邊緣圖像進行閾值分割，包括：
20、腐蝕膨脹的邊緣點圖像中兩組波峰范圍內符合條件的邊緣點；
21、基于獲取所述邊緣點所在背景像素的灰度值得到灰度值平均值，得到分割閾值；
22、基于所述波峰范圍和所述分割閾值腐蝕膨脹后的邊緣圖像進行閾值分割，得到二值圖像。
23、優選地，基于所述預處理圖像獲取激光垂直切片，包括：
24、獲取所述預處理圖像中垂直激光方向連續為“1”的點為激光垂直切片；
25、獲取所述預處理圖像中垂直激光方向連續“1”的點的個數為激光垂直切片寬度w；
26、基于所述激光垂直切片寬度w得到有效寬度范圍[w1，w2]；
27、基于所述激光垂直切片有效寬度范圍[w1，w2]對所述激光垂直切片進行濾波，得到激光垂直切片信息，將所述激光切片信息保存到fpga片內5組ram中，得到所述激光切片信息；
28、其中，所述fpga片內5組ram地址范圍1~col_num。
29、優選地，所述激光切片信息進行增長式篩選所述激光垂直切片，包括：
30、從正向激光方向對保存到fpga片內5組ram中所述激光垂直切片信息進行篩選；
31、反向激光方向是基于正向激光方向對激光垂直切片信息進行篩選的所述激光垂直切片信息進行篩選。
32、優選地，所述從正向激光方向對保存到fpga片內5組ram中所述激光垂直切片信息進行篩選，包括：
33、選擇所述ram地址1中最大的平均灰度值，以最大的所述平均灰度值對應的激光垂直切片作為正向增長起始激光切片；
34、計算所述ram地址2中保存的激光垂直切片信息所對應的激光垂直切片中心點分別與正向增長起始激光垂直切片的中心點的距離，保留距離正向增長起始激光垂直切片的中心點最近的激光垂直切片，記為地址2正向激光垂直切片；
35、計算所述ram地址3中保存的激光垂直切片信息所對應的激光垂直切片中心點分別與地址2激光垂直切片的中心點的距離，保留距離地址2激光垂直切片的中心點最近的激光垂直切片，記為地址3正向激光垂直切片；
36、計算所述ram地址4中保存的激光垂直切片信息所對應的激光垂直切片中心點分別與地址3激光垂直切片的中心點的距離，保留距離地址3激光垂直切片的中心點最近的激光垂直切片，記為地址4正向激光垂直切片；
37、依次計算，直到5組ram地址col_num中激光垂直切片篩選完成，完成正向增長。
38、優選地，所述反向激光方向是基于正向激光方向對激光垂直切片信息進行篩選的所述激光垂直切片信息進行篩選，包括：
39、選擇所述ram地址col_n本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述原始激光圖像預處理，包括：
3.根據權利要求2所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述中值濾波圖像進行波峰信息統計包括：
4.根據權利要求3所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述波峰數信息對腐蝕膨脹后的所述邊緣圖像進行閾值分割，包括：
5.根據權利要求1所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，基于所述預處理圖像獲取激光垂直切片，包括：
6.根據權利要求5所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述激光切片信息進行增長式篩選所述激光垂直切片，包括：
7.根據權利要求6所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述從正向激光方向對保存到FPGA片內5組RAM中所述激光垂直切片信息進行篩選，包括：
8.根據權利要求7所述的基于FP
9.根據權利要求1所述的基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述仲裁所述濾波激光切片，包括：
10.基于FPGA雙向增長模式的激光輪廓提取系統，其特征在于，包括高速傳感器，用于獲取原始激光圖像；
...【技術特征摘要】
1.基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述原始激光圖像預處理，包括：
3.根據權利要求2所述的基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述中值濾波圖像進行波峰信息統計包括：
4.根據權利要求3所述的基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，所述波峰數信息對腐蝕膨脹后的所述邊緣圖像進行閾值分割，包括：
5.根據權利要求1所述的基于fpga雙向增長模式的激光輪廓提取方法，其特征在于，基于所述預處理圖像獲取激光垂直切片，包括：
6.根據權利要求5所述的基于fpga雙向增長模式的激光輪...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張秋光，裴廣利，羅勇強，李園園，何峰，王飛，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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