一种基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法与流程

技术特征：

1.一种基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取悬浮间隙区域的原始高清图像，处理得到悬浮间隙感兴趣区域的二值化图像；

步骤2：通过计算悬浮间隙感兴趣区域二值化图像中二值化结果为1的像素点个数，得到感兴趣间隙区域的像素面积s；

步骤3：将像素面积s与实际间隙距离进行标定，计算实际间隙距离：

步骤31：根据悬浮球系统的悬浮工作间隙范围，通过图像采集和处理得到悬浮球系统的最大工作间隙dmax时对应的悬浮间隙感兴趣区域的像素面积和最小工作间隙dmin=0时对应的悬浮间隙感兴趣区域的像素面积；

步骤32：通过公式，得到实际悬浮间隙距离与像素面积的标定关系，即单位像素面积对应的实际间隙距离大小，p为标定系数；

步骤33：根据图像处理得到的悬浮间隙感兴趣区域的像素面积s，通过公式计算实际间隙距离d。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，所述处理得到悬浮间隙感兴趣区域的二值化图像的步骤如下：

步骤11：对悬浮间隙区域的原始高清图像进行悬浮间隙感兴趣区域图像裁切操作，感兴趣区域上边界为电磁铁下边缘对应直线l1，下边界为悬浮球水平方向直径所在直线l2，左边界为悬浮球竖直方向左侧外切线l3，右边界为悬浮球竖直方向右侧外切线l4，根据此边界范围裁切得到感兴趣区域图像；

步骤12：对悬浮间隙感兴趣区域原始rgb模式彩色图像进行灰度化操作，采用加权平均法获取每个像素点的灰度值；

步骤13：对灰度图像进行增强滤波操作，采用双边滤波算法得到增强灰度图像；

步骤14：根据图像增强滤波后的增强灰度图像，采用最大类间方差法选取最佳阈值t，进行最佳阈值分割二值化操作：

其中，f(i,j)是增强灰度图像坐标(i,j)处像素点的灰度值，g(i,j)是图像最佳阈值分割二值化结果；根据最佳阈值t对增强灰度图像的所有像素点进行操作，测量背景区域二值化结果为1，即白色，前景目标区域二值化结果为0，即黑色，得到悬浮间隙感兴趣区域二值化图像。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，计算悬浮间隙感兴趣区域的像素面积s，过程如下：

步骤21：定位到悬浮球的上顶点t0，利用待测区域的左右对称性，以通过t0点的竖直中心线i0为对称轴，将悬浮间隙感兴趣区域的二值化图像按水平方向划分为等宽的四个分区图像a1、a2、a3和a4，外侧a1和a4两分区关于i0对称，中间a2和a3两分区关于i0对称；

步骤22：定义悬浮间隙感兴趣区域二值化图像中二值化结果为1的像素点个数为像素面积s，分别计算四个分区图像a1、a2、a3和a4的像素面积、、和；

步骤23：设置像素面积计算方式为s=+，为外侧a1和a4两分区像素面积之和，其初始值计算方式为=，为中间a2和a3两分区像素面积之和，其初始值计算方式设置为=；

步骤24：设置上限阈值th1和下限阈值th2，0<th2<th1；根据对称区域像素面积差值与上下限阈值的大小关系选择计算和的方式；

（a）对于对称分区a1和a4，计算|-|结果并和上限阈值th1和下限阈值th2进行滞后阈值比较：

若|-|≥th1，则此部分悬浮间隙感兴趣区域图像间隙部分存在明显的非对称干扰；如果≥，干扰位置出现在a4分区，此时设置=；否则，干扰位置出现在a1分区，此时设置=；

若|-|≤th2，则此部分悬浮间隙感兴趣区域图像无明显干扰，此时设置=；

若th2<|-|<th1，此时保持原像素面积计算方式不变=；

（b）对于对称分区a2和a3，计算|-|结果并和上限阈值th1和下限阈值th2进行滞后阈值比较：

若|-|≥th1，则此部分悬浮间隙感兴趣区域图像间隙部分存在明显的非对称干扰；如果≥，干扰位置出现在a3分区，此时设置=；否则，干扰位置出现在a2分区，此时设置=；

若|-|≤th2，则此部分悬浮间隙感兴趣区域图像无明显干扰，此时设置=；

若th2<|-|<th1，此时保持原像素面积计算方式不变：=。

4.根据权利要求3所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，当悬浮间隙感兴趣区域图像间隙部分存在明显的非对称干扰时，系统对干扰故障报警和并对干扰位置定位：

步骤a：通过公式计算关于i0对称的左右两部分二值化图像的差分图像，公式如下：

其中，d(i,j)是i行j列处像素点差分结果，若悬浮间隙感兴趣区域二值化图像大小为m行n列，则i取值范围为[1,m]，j的取值范围为[1,n]；g(i,j)是二值化图像像素点坐标(i,j)处像素点的灰度值，g(i,j’)是二值化图像像素点坐标(i,j’)处像素点的灰度值，像素点坐标(i,j)和(i,j’)关于i0左右对称；

步骤b：根据得到的差分图像，通过轮廓查找函数获取干扰位置的轮廓，进而绘出轮廓的最小外接矩形，将包含区域的外接矩形框几何参数记录为干扰位置信息；

步骤c：设置报警阈值te，计算干扰位置的最小外接矩形面积se，当se≥te时，系统对干扰故障进行报警并报告故障位置信息。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，待测目标悬浮球的边缘特征为圆弧状。

6.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，设置环形led光源提供合适的光照强度。

7.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，设置有颜色反差的前景目标和背景，使测量背景和前景目标的对比更加突出，同时保证前景目标中的电磁铁和悬浮球颜色相近。

8.根据权利要求1所述的基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，其特征在于，所述获取悬浮间隙区域的原始高清图像时，固定安装工业相机，通过调整相机位置和焦距使电磁铁下边界清晰成像为一条直线，保证在视觉测量过程中工业相机与电磁铁的相对位置不变。