CN110455182B - 一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法主要包括以下步骤，图像处理、测量计算，测量计算包括：通过导向卡的轮廓拟合导向卡的外侧圆，获取导向卡的圆孔圆心O；根据图纸作导向卡系带的理论上下侧直线L1,L2，与系带位于圆心O同一侧的直线为L2，直线L2位于直线L1的下侧；拟合系带轮廓，保留直线L2下部的区域轮廓W1,W2；以O为原点，过O点且与L1并行的直线为X轴，从左到到右为正方向，Y轴过原点O且与X轴垂直，从上到下为为正方向，建立坐标系；识别图像中轮廓及点集；计算最大宽度W；计算最大半径算法；计算系带L1，L2长度算法；计算最大直径,测量出磨损量。

Description

一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法
技术领域
本发明属于核电检测领域，特别涉及一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法。
背景技术
法国AREVA的ECLIPSE设备可通过图像识别技术来测量控制棒导向卡磨损量，该设备通过两套不同的机械设备将相机、光源驱动到某块导向卡的检测位置，使用背光成像方法来提取导向卡轮廓并计算导向卡的磨损量。但该种方式需要额外的反光设备，结构复杂，检测设备的尺寸、重量较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其包括以下步骤，
(一)标定检测范围；
(二)图像采集；
(三)图像处理，通过图像处理拟合采集到的图像中导向卡的轮廓；
(四)测量计算；
(五)结果显示；将测量结果直接绘制到图像上，直观显示磨损位置与量值；
步骤(四)包括：
(1)通过导向卡的轮廓拟合导向卡的外侧圆，获取导向卡的圆孔圆心O；
(2)根据图纸作导向卡系带的理论上下侧直线L1,L2，与系带位于圆心O同一侧的直线为L2，直线L2位于直线L1的下侧；
(3)拟合系带轮廓，保留直线L2下部的区域轮廓W1,W2；
(4)以O为原点，过O点且与L1并行的直线为X轴，从左到右为正方向，Y轴过原点O且与X轴垂直，从上到下为正方向，建立坐标系；
(5)识别图像中轮廓及点集；
(6)计算最大宽度W
遍历系带左侧轮廓(W1)的点集WPi，
遍历系带右侧轮廓(W2)点集WPj，
计算系带左右两侧交点，并将交点对保存到Dictionary(WPi，WPz)数组中，遍历Dictionary(WPi，WPz)中的点对，计算出最大宽度W，
点(WPi，WPz)的距离计算公式：
Figure GDA0002771709620000021
其中，WPz是WPi平行于槽宽方向与WPj的交点；
(7)计算最大半径算法
拟合左侧圆弧R1得到点集RPi，拟合右侧圆弧R2得到点集RPj，
计算圆心到点集的最大距离R1Max、R2Max，
Figure GDA0002771709620000022
Figure GDA0002771709620000023
(8)计算系带L1，L2长度算法
遍历点集Dictionary(WPi，WPj)，
计算W1点集WPi最上侧的点为W1Pu及最下侧点W1Pd，
计算W2点集WPj最上侧的点为W2Pu及最下侧点W2Pd，
计算两点间的距离L1、L2，
Figure GDA0002771709620000024
Figure GDA0002771709620000025
(9)计算最大直径
遍历D1～D4,E1～E4轮廓点集，
计算过圆心(Do)到点Pi集的最大距离为D，
Figure GDA0002771709620000026
优化的，图像处理包括图像滤波、图像模板识别定位、轮廓拟合。
进一步地，图像模板识别定位功能是指先指定需测量的区域，对该区域进行特征识别并进行坐标原点定位，在采集图像发生旋转、缩放后还是能够自动定位检测位置。
进一步地，轮廓拟合是指通过检测图像灰度发生尖锐变化的区域来提取边界，为后续的测量算法提供计算点集。
进一步地，图像采集时采用工业相机，其分辨率达高于500万像素，工业相机采用正向环型光源。
本发明的有益效果在于：1.采用正向环型光源可以将相机、光源等集成到一套设备中，省去了反向光源所需的反光设备，减小了检测设备的尺寸、重量。2.采用正向环型光源来照亮视野，可以获取更清晰、细节更多的图像。3.通过提取的图像特征及模板识别定位方法可以自动定位并提取检测部位轮廓。4.使用标准块来标定图像，在相机出现一定角度的倾斜时，还是可以准确检测导向卡的磨损量，可以提高导向卡磨损量测量的效率和可靠性。5.通过图像模板定义图像的特征信息，可以自动识别待检测图像的特性并进行区域定位，以达到快速检测的目的。6.在出现图像不清晰，导致自动识别测量不准确时，可以通过手动调整测量点的方法，获取更为准确的测量值。7.基于图像特征识别技术，在图像采集完成之后只需几秒时间就可以测量出磨损量，并在图像相应位置作标识，同时相应的数据及图片都在后台进行保存，方便后续管理。
附图说明
附图1a、1b、1c为检测区域示意图；
附图2a、2b为利用动态库(VisionPro)进行图像处理的示意图；
附图3为在处理后的图像上建立坐标系的示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其包括以下步骤，
(一)标定检测范围；如图1a、1b、1c所示，标定检测位置：E1,E2,E3,E4,B1,B2,B3,B4,D1,D2,D3,D4孔位，测量尺寸R1,R2,L1,L2,W,D。
(二)图像采集；1.相机，相机需要选择性能稳定可靠的工业相机，要求分辨率达到500万像素，实际检测环境为水下有辐照的核电站压力容器水池中，需制作防水耐辐照外壳，因此要求相机尺寸要小(检测孔最大直径61mm)，与相机匹配的镜头焦距要大、畸变要低，以保证检测精度。相机固定于检测机构上，通过控制箱来驱动轴向运动、周向旋转、镜头弹出等操作。2.光源，光源选择环型点光源，固定于相机前端，可以调节亮度，为相机采集的图像提供足够的照明。3.定位，通过控制箱反馈的编码器信息计算当前检测的对象是哪个导向卡，哪个孔位。
(三)图像处理，图像处理包括图像滤波、图像模板识别定位、轮廓拟合。图像滤波是指在减小图像噪声的同时又尽可能不去破坏图像本身的细节，过滤图像噪声，可以提高图像处理的速度及检测精度。如图2a、2b所示，图像模板识别定位功能是指先指定需测量的区域，对该区域进行特征识别并进行坐标原点进行定位，在采集图像发生旋转、缩放后还是能够自动定位检测位置。轮廓拟合是指通过检测图像灰度发生尖锐变化的区域来提取边界，为后续的测量算法提供计算点集。图像采集时采用工业相机，其分辨率达高于500万像素，工业相机采用正向环型光源。
(四)测量计算；
(1)通过导向卡的轮廓拟合导向卡的外侧圆，获取导向卡的圆孔圆心O；
(2)根据图纸作导向卡系带的理论上下侧直线L1,L2，与系带位于圆心O同一侧的直线为L2，直线L2位于直线L1的下侧；
(3)拟合系带轮廓，保留直线L2下部的区域轮廓W1,W2；
(4)以O为原点，过O点且与L1并行的直线为X轴，从左到右为正方向，Y轴过原点O且与X轴垂直，从上到下为正方向，建立坐标系；
(5)识别图像中轮廓及点集；
(6)计算最大宽度W
遍历系带左侧轮廓(W1)的点集WPi，
遍历系带右侧轮廓(W2)点集WPj，
计算系带左右两侧交点，并将交点对保存到Dictionary(WPi，WPz)数组中，遍历Dictionary(WPi，WPz)中的点对，计算出最大宽度W，
点(WPi，WPz)的距离计算公式：
Figure GDA0002771709620000041
其中，WPz是WPi平行于槽宽方向与WPj的交点；
(7)计算最大半径算法
拟合左侧圆弧R1得到点集RPi，拟合右侧圆弧R2得到点集RPj，
计算圆心到点集的最大距离R1Max、R2Max，
Figure GDA0002771709620000051
Figure GDA0002771709620000052
(8)计算系带L1，L2长度算法
遍历点集Dictionary(WPi，WPj)，
计算W1点集WPi最上侧的点为W1Pu及最下侧点W1Pd，
计算W2点集WPj最上侧的点为W2Pu及最下侧点W2Pd，
计算两点间的距离L1、L2，
Figure GDA0002771709620000053
Figure GDA0002771709620000054
(9)计算最大直径
遍历D1～D4,E1～E4轮廓点集，
计算过圆心(Do)到点Pi集的最大距离为D，
Figure GDA0002771709620000055
(五)结果显示；将测量结果直接绘制到图像上，直观显示磨损位置与量值。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其包括以下步骤，
(一)标定检测范围；
(二)图像采集；
(三)图像处理，通过图像处理拟合采集到的图像中导向卡的轮廓；
(四)测量计算；
(五)结果显示；将测量结果直接绘制到图像上，直观显示磨损位置与量值；
其特征在于，步骤(四)包括：
(1)通过导向卡的轮廓拟合导向卡的外侧圆，获取导向卡的圆孔圆心O；
(2)根据图纸作导向卡系带的理论上下侧直线L1,L2，与系带位于圆心O同一侧的直线为L2，直线L2位于直线L1的下侧；
(3)拟合系带轮廓，保留直线L2下部的区域轮廓W1,W2；
(4)以O为原点，过O点且与L1并行的直线为X轴，从左到右为正方向，Y轴过原点O且与X轴垂直，从上到下为正方向，建立坐标系；
(5)识别图像中轮廓及点集；
(6)计算最大宽度W
遍历系带左侧轮廓(W1)的点集WPi，
遍历系带右侧轮廓(W2)点集WPj，
计算系带左右两侧交点，并将交点对保存到Dictionary(WPi，WPz)数组中，遍历Dictionary(WPi，WPz)中的点对，计算出最大宽度W，
点(WPi，WPz)的距离计算公式：
Figure FDA0002771709610000011
其中，WPz是WPi平行于槽宽方向与WPj的交点；
(7)计算最大半径算法
拟合左侧圆弧R1得到点集RPi，拟合右侧圆弧R2得到点集RPj，
计算圆心到点集的最大距离R1Max、R2Max，
Figure FDA0002771709610000012
Figure FDA0002771709610000021
(8)计算系带L1，L2长度算法
遍历点集Dictionary(WPi，WPj)，
计算W1点集WPi最上侧的点为W1Pu及最下侧点W1Pd，
计算W2点集WPj最上侧的点为W2Pu及最下侧点W2Pd，
计算两点间的距离L1、L2，
Figure FDA0002771709610000022
Figure FDA0002771709610000023
(9)计算最大直径
遍历D1～D4,E1～E4轮廓点集，
计算过圆心Do到点Pi集的最大距离为D，
Figure FDA0002771709610000024
2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其特征在于：图像处理包括图像滤波、图像模板识别定位、轮廓拟合。
3.根据权利要求2所述的基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其特征在于：图像模板识别定位功能是指先指定需测量的区域，对该区域进行特征识别并进行坐标原点定位，在采集图像发生旋转、缩放后还是能够自动定位检测位置。
4.根据权利要求2所述的基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其特征在于：轮廓拟合是指通过检测图像灰度发生尖锐变化的区域来提取边界，为后续的测量算法提供计算点集。
5.根据权利要求2所述的基于图像识别技术测量控制棒导向卡磨损量的方法，其特征在于：图像采集时采用工业相机，其分辨率达高于500万像素，工业相机采用正向环型光源。
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