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机械工程学报 2018年第5期54卷 166-172页

作者：刘坚向超前王方华易怀安湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室

针对激光熔覆过程中存在弧光、熔融金属液滴等干扰导致激光熔覆熔池边缘难以准确提取的问题,提出了基于相位一致模型的熔池边缘提取方法。为了得到完整、精准的熔池边缘,对获取的熔池图像进行预处理后,使用基于阈值的方法,对熔池进行初... 详细信息

针对激光熔覆过程中存在弧光、熔融金属液滴等干扰导致激光熔覆熔池边缘难以准确提取的问题,提出了基于相位一致模型的熔池边缘提取方法。为了得到完整、精准的熔池边缘,对获取的熔池图像进行预处理后,使用基于阈值的方法,对熔池进行初步分割,对剪裁后的熔池图像采用相位一致性模型进行边缘检测,将其边缘在粗分割区域进行标记,对标记图进行进一步分割并用sobel算子对精分割区域进行边缘提取。相关试验的对比分析表明,该方法具有良好的熔池边缘提取精度和干扰鲁棒性。

关键词：激光熔覆熔池相位一致性边缘提取

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基于相位一致性的视觉检测方法研究

基于相位一致性的视觉检测方法研究

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作者：向超前湖南大学

学位级别：硕士

相位一致性模型是一种考虑相位信息的频率域图像增强方法,它具有局部对比度不变的特性,对光照变化不敏感,因而其能较为稳定地表达图像特征,特别在处理低对比度图像特征方面具有独特的优势,这也是其被广泛用于各种图像处理任务的重要原... 详细信息

相位一致性模型是一种考虑相位信息的频率域图像增强方法,它具有局部对比度不变的特性,对光照变化不敏感,因而其能较为稳定地表达图像特征,特别在处理低对比度图像特征方面具有独特的优势,这也是其被广泛用于各种图像处理任务的重要原因。考虑到相位一致性模型在表征图像特征方面的优势,针对基于机器视觉的机械加工表面粗糙度评价算法主要集中在空间域和幅频域却忽略了相频信息的问题,提出了一种基于相位一致性的磨削表面粗糙度检测方法;针对激光熔覆过程中存在弧光、金属熔融液滴等干扰导致熔池边缘难以提取的问题,提出了一种基于相位一致性的激光熔覆熔池边缘提取方法。分别对上述两种算法进行实验验证,结果表明:基于相位一致性的磨削表面粗糙度评价算法用于磨削表面粗糙度检测具有较高精度;基于相位一致性的激光熔覆熔池边缘提取方法具有较好的边缘提取精度和抗干扰鲁棒性。本文的主要研究内容如下:(1)通过对相位一致性模型的应用、表面粗糙度检测方法以及激光熔覆熔池边缘提取方法这三个方面的研究现状进行综述,总结出相位一致性模型被广泛应用的原因,并提出表面粗糙度视觉检测方法和激光熔覆熔池边缘提取方法中存在的问题,从而确定论文的研究主题,并梳理研究思路。(2)为了更好地应用相位一致性模型解决综述中所提出的问题,首先,介绍了相位一致性模型的定义、相位一致性模型的计算以及二维相位一致性模型的构建,阐述了各类经典图像边缘算法的数学定义以及计算模型,从理论上对比分析了相位一致性模型与经典边缘提取算法的异同。其次,为了更为直观地认知相位一致性模型,通过实例检测了与相位信息相关算法的性能:分析了相位信息及幅值信息在图像中的作用,突出相位信息的重要性;将相位一致性模型与经典边缘提取算法进行对比,展示出它们之间的异同及性能;通过对加噪图像进行仿真研究,来分析基于相位一致性的边缘提取算法的抗噪性;从频率域研究了图像、频率及相位一致性模型三者之间的联系,以进一步分析与验证相位一致性模型的适用对象与优势。通过上述研究,从理论层面和实际效果上分析与验证了相位一致性模型的相关性能与优势,这对本文所提问题的解决具有指导意义。(3)针对机器视觉检测表面粗糙度频率域评价指标主要集中在幅频谱,而忽略了在表达图像结构信息方面更具优势的相频谱的问题,提出了一种基于相位一致性的磨削表面粗糙度检测方法。通过对彩色色块的虚像图进行相关处理,构建合适的一维图像,在此基础上,构建基于相位一致性模型的特征指标,并利用SVM建立图像清晰度指标与表面粗糙度之间的关系模型以检测粗糙度。实验结果表明:将相位一致性模型用于磨削表面粗糙度评价具有较高的检测精度。(4)针对激光熔覆过程中存在着弧光、金属熔融液滴等干扰导致熔池边缘难以提取的问题,提出了一种基于相位一致性的熔池边缘提取算法。该算法对熔池图像的处理步骤主要包括熔池图像预处理、熔池粗分割、熔池边缘检测、熔池精分割和熔池边缘提取。并将其与其他边缘提取算法进行了定性与定量对比,进一步验证了本算法具有较好的鲁棒性与边缘提取精度。论文研究工作为研究与磨削表面粗糙度关联性更强的图像特征指标以及开发对干扰鲁棒性更强的激光熔覆熔池边缘算法提供了重要的技术支撑,对基于机器视觉的表面粗糙度检测研究与基于机器视觉的激光熔覆质量实时控制研究具有一定借鉴意义。

关键词：相位一致性机器视觉磨削表面粗糙度评价激光熔覆熔池边缘提取

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