【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及型材檢測的，更具體地，涉及一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法與系統。
技術介紹
1、在型材的生產過程中，材料通過擠壓成型并經過切割工藝形成特定的斷面形狀。為了確保這些斷面的尺寸符合設計規范，并保證擠壓模具不出現影響產品質量的磨損，對型材斷面進行精確測量是至關重要的步驟。而在實際生產中，切割后獲得的型材斷面往往伴隨著毛刺的產生，這些毛刺對斷面尺寸的測量造成了顯著干擾。
2、現有技術中，型材斷面尺寸的測量方法通常是先由人工打磨去除毛刺，之后進行測量。這種方法存在以下問題：人工打磨過程費時費力，人力成本高昂，難以滿足現代工業生產的需求。人工測量則依賴于操作者的經驗和判斷，具有較強的主觀性，容易因個體差異或判斷失誤導致測量結果不一致，降低了檢測的可靠性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，以克服上述在工業生產中因毛刺影響無法準確測量型材斷面尺寸的缺陷；目的之二在于提供一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量系統。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術提供了一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，包括：
4、獲取待測量型材斷面的二維圖像和深度圖像，根據所述深度圖像生成三維點云數據；
5、分別對所述二維圖像和三維點云數據進行預處理，對應獲得預處理后的二維圖像和三維點云數據；
6、將所述預處理
7、在所述二維圖像上去除所述毛刺區域，獲得待測量型材斷面的無毛刺圖像；
8、對所述待測量型材斷面的無毛刺圖像進行校正，獲得待測量型材斷面的校正圖像，在所述待測量型材斷面的校正圖像上測量尺寸參數。
9、優選地，所述獲取待測量型材斷面的二維圖像和深度圖像，包括：
10、固定所述待測量型材斷面，利用二維工業相機獲取待測量型材斷面的二維圖像，利用三維深度相機獲取待測量型材斷面的深度圖像，并保存三維深度相機和二維工業相機的位姿信息。
11、優選地，根據所述深度圖像生成三維點云數據，包括：
12、由深度圖像生成三維點云數據的公式為：
13、
14、式中，xi，yi，zi表示三維點云數據中第i個點云的三維坐標，ui，vi表示深度圖像中第i個像素點的二維坐標，depth(ui，vi)表示第i個像素點的深度值，cx，cy表示三維深度相機的光心坐標，fx，fy分別表示三維深度相機x，y方向上的焦距。
15、優選地，所述三維深度相機的位姿信息包括三維相機旋轉矩陣和三維相機平移向量；
16、根據三維深度相機和二維工業相機之間的相對位置關系，計算二維工業相機的位姿信息，包括二維相機旋轉矩陣和二維相機平移向量；計算公式：
17、r2d＝rrel·r3d
18、t2d＝rrel·t3d+trel
19、式中，r3d，t3d分別表示三維相機旋轉矩陣和三維相機平移向量，rrel，trel表示三維深度相機與二維工業相機的相對位置旋轉矩陣和相對位置平移向量，r2d，t2d分別表示二維相機旋轉矩陣和二維相機平移向量。
20、優選地，分別對所述二維圖像和三維點云數據進行預處理，對應獲得預處理后的二維圖像和三維點云數據，包括：
21、對所述二維圖像依次進行灰度化處理、去噪處理、自適應閾值二值化處理和連通域分析，獲得預處理后的二維圖像；
22、對所述三維點云數據進行去噪處理，獲得預處理后的三維點云數據。
23、優選地，所述灰度化處理的計算公式具體為：
24、
25、其中，i(x，y)表示坐標(x，y)處像素點灰度化后的像素值，r(x，y)，g(x，y)，b(x，y)分別表示二維圖像中坐標(x，y)處像素點的紅、綠、藍分量。
26、優選地，采用中值濾波算法進行去噪處理，中值濾波的計算公式為：
27、i′(x，y)＝median(i(x+i，y+j))，-k≤i，j≤k
28、式中，i′(x，y)表示坐標(x，y)處像素點去噪處理后的像素值，i(x+i，y+j)表示灰度化后的二維圖像中以(x，y)處像素點為中心的(2k+1)×(2k+1)窗口內的像素值，median表示求取該窗口內的所有像素值的中值。
29、可以理解的是，圖像采集過程中，會存在不可避免會的噪聲，如因光照不均勻引起的；為了去除這些噪聲，同時保留圖像中的邊緣信息，采用中值濾波算法進行去噪，中值濾波的原理是將圖像中每個像素的值替換為其鄰域像素的中值，從而有效地去除孤立的噪聲點，而不模糊邊緣。
30、優選地，所述自適應閾值二值化處理包括：
31、計算自適應閾值：
32、
33、式中，t(x，y)表示坐標(x，y)處像素點的自適應閾值，ω表示二值化窗口的大小，c表示常數，用于調節前景和背景的分離程度；
34、根據自適應閾值進行二值化處理：
35、
36、式中，i_b(x，y)表示坐標(x，y)處像素點二值化處理后的像素值，0表示背景像素，255表示前景像素。
37、優選地，所述連通域分析包括：
38、使用廣度優先搜索算法對二值化處理后的二維圖像進行連通域標記，識別出所有連通域；
39、計算每個連通域的像素個數，并根據像素個數和像素值計算每個連通域的面積；
40、保留面積最大的連通域，剩余連通域設為背景，獲得預處理后的二維圖像。
41、優選地，連通域的面積的計算公式具體為：
42、
43、其中，ai表示第i個連通域的面積，regioni表示第i個連通域中所有前景像素的坐標集合。
44、優選地，對所述三維點云數據進行去噪處理，獲得預處理后的三維點云數據，包括：
45、對于所述三維點云數據中的每個點，在預設半徑的范圍內搜索臨近點集；
46、計算該點與其臨近點集的均值距離，計算公式為：
47、
48、式中，dmean(pi)表示第i個點與其臨近點集的均值距離，ni表示第i個點的臨近點集，pj表示臨近點集中的第j個點，||*||表示求取歐式距離；
49、遍歷所述三維點云數據中的每個點，獲得每個點與其臨近點集的均值距離；
50、根據所述每個點與其臨近點集的均值距離，計算全局點云的均值和標準差；
51、根據所述全局點云的均值和標準差計算閾值，計算公式為：
52、τ＝μ+α·f
53、式中，τ表示閾值，μ表示全局點云的均值，f表示全局點云的標準差，f表示比例系數；
54、依次比較每個點與其臨近點集的均值距離和閾本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述獲取待測量型材斷面的二維圖像和深度圖像，包括：
3.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，根據所述深度圖像生成三維點云數據，包括：
4.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，獲得所述訓練好的毛刺檢測模型，包括：
5.根據權利要求4所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述毛刺檢測模型包括二維特征提取單元、第一多層感知機、第一三維特征下采樣單元、第一特征融合單元、第二三維特征下采樣單元、第二特征融合單元、第三三維特征下采樣單元、第三特征融合單元、第四三維特征下采樣單元、第四特征融合單元、第二多層感知機、第一三維特征上采樣單元、第二三維特征上采樣單元、第三三維特征上采樣單元、第四三維特征上采樣單元和第三多層感知機；
6.根據權利要求5所述的基于二維圖像和三維點云的
7.根據權利要求6所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述第一特征融合單元、第二特征融合單元、第三特征融合單元和第四特征融合單元的結構相同，均包括依次連接的第一交叉注意力層、第一自注意力層、第二交叉注意力層、第二自注意力層和第三交叉注意力層；
8.根據權利要求7所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述第一三維特征上采樣單元、第二三維特征上采樣單元、第三三維特征上采樣單元和第四三維特征上采樣單元的結構相同，均包括第三全連接層、第四全連接層、三線性插值層、逐元素相加層、第五全連接層、第三自注意力層和第六全連接層；
9.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，在所述待測量型材斷面的校正圖像上測量尺寸參數，包括：
10.一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量系統，用于實現權利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述獲取待測量型材斷面的二維圖像和深度圖像，包括：
3.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，根據所述深度圖像生成三維點云數據，包括：
4.根據權利要求1所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，獲得所述訓練好的毛刺檢測模型，包括：
5.根據權利要求4所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述毛刺檢測模型包括二維特征提取單元、第一多層感知機、第一三維特征下采樣單元、第一特征融合單元、第二三維特征下采樣單元、第二特征融合單元、第三三維特征下采樣單元、第三特征融合單元、第四三維特征下采樣單元、第四特征融合單元、第二多層感知機、第一三維特征上采樣單元、第二三維特征上采樣單元、第三三維特征上采樣單元、第四三維特征上采樣單元和第三多層感知機；
6.根據權利要求5所述的基于二維圖像和三維點云的型材斷面尺寸測量方法，其特征在于，所述第一三維特征下采樣單元、第二三維特征下采樣單元、第三...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉立程，劉柏菁，潘丹，曾安，梁鵬，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：
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