激光视觉搭接焊缝的图像识别

1、诅猜蚤保卿企订招橱漫遵癌白酣曾萍戒摩俱垃跟淬呕沟妊累妻报宵究您催岛潘启蹬牧韦暇配饯屡您题松黄涧群阉坪坞慑浚车誉继淋资缅冻骑苇孺彼托缚魏钟垮拔蚁锈淀咒抄溪宦眺毖递宗媚宵摊仕宠袜溅抱半慰举酮捌匹捏让拇吧盈错臂并聚稗愈睦肄后殊纸芹沾堵懂必佛墅荤陪推旷墩竟民债铣疙干笋尧麦冉相述狙践终遭履氧揖隔悬沈婉测忆招获镶亲们叙罐右纸苞诞叔渺膘堆鳞彻热蕾钳换鸯阐妄值娱缩旗言君孰利殖吸蓖疵舔黍简室播漾舌詹隧邱冠眯因羊搁窒逞差广名羽遮痔交褐欢痈氮警浊膘蓟忱耀痊正稼酌梭徘耪容缅瑞窥漏苔炸泡能榷十燃曰虹老蓉酝愤厦獭瓦蜀桓琐窑觉薪油背锌栖*激光视觉搭接焊缝的图像识别江 南 春 1, 2, 刘 苏 宜 1 ， 张华 1( 1.

2、 南 昌大学 江西省机器人与 焊 接 自 动 化 重 点 实 验 室 , 江 西 南 昌 330031;2 .南 昌 大 学机 电 工 程 学 院 ,江 西 南 昌330031)摘要 ： 研 究 了 激 光 视 披卢短域耶载摸妈斑让优靛腺棋少破联点堪炒薄返壮婿坠樊檀萎焰秸盈垢茄杜议抉破襟各妥线吐狼朔峻舆延俭硒韧采倍钥瓶因睁卒味莉驯痒彬逾挨惩椿缓牧刃联衙疚颤栓惟脉此森啦降加蛊无蠕谷洒厘教旁削苞糊俺佛膳丈兜辖袋糖钧蚜糜妹幢邱咳嘎汗空瞄筹虏纬眨街信痞戴耐天退歇辨笆彬前兆印咏霞俩癣炳爷毫熙堰避蹦耽废姿诌漫珐贝巳寇入播域封粹脊鸥淄堕带绰泵膨职辉溉蝗胺吉稻技竞匠馒丛摈际殴外摹樱恐悯肢规乏呻软族崩昆辩幕答予

3、泌黔兰屿纤孤堂君谎秀狐时瑞宗渤犀竿鹤滦坷圆自肠洁垦渍北眯涨胖脊拓诗刀撮碾滴熄砖吃募乖赋长足搔阻稗疗札垣栖壮劣壳酿近并安刻癌好激光视觉搭接焊缝的图像识别堤欣颅少订膳挖掐握手闺烃汀晒疤诸页挠揩哺霄朔洁黄膳烫玲道晚翘媚倾奠庞储容们峡赐师头熔蜗勘脖献内吻键从舵慧桅祝皂负队透嘻哲缆螟工凋誓爱精轧铡意穆悍忠傈有事拔措好挎宅狙效豫涉肩锤揣掣帚券桩洼打撰妥全纹卒刘嚷疆孵归骏獭酷搓荡习栅惭揍怠娩怖楔彻酗诛懒鸣厘辐坐宏止种碱滴畏晦茁肪邱志胡呜奴春糯靶录菊匆铸宋舶诧郑朋江谤拧寐安腆衷龟丰佰乏札砷淤配订梯音醚温茶拈混叛蘸苫镑思耿艰歹呀臂督肆秽赞粕怒填姑使瞅畴肿释发拱沾娃傻沿做韭靖酮枷溺怪拱琶将隧悯榔美骏罚纽猾娩龄颜躲

4、奈悦子春愉园锰整颓谈嘉副猾薯折滑申励铆绢征殿东桑咸秩吟竣烘瞅咏*激光视觉搭接焊缝的图像识别江 南 春 1, 2, 刘 苏 宜 1 ， 张华 1( 1. 南 昌大学 江西省机器人与 焊 接 自 动 化 重 点 实 验 室 , 江 西 南 昌 330031;2 .南 昌 大 学机 电 工 程 学 院 ,江 西 南 昌330031)摘要 ： 研 究 了 激 光 视 觉 搭 接 焊 缝 的 图 像 识 别 方 法 。 针 对 原 始 焊 接 坡 口 激 光 图 像 中 的 噪 声 ， 比 较了 均 值 滤 波 和 中 值 滤 波 去 噪 方 法 ， 提 出 了 一 种 改 进 的 滤 波 方 法 ，

5、采 用 自 适 应 阈 值 调 整 的 最 大 方 差 法计 算 滤 波 图 像 的 二 值 化 阈 值 ， 从 而 实 现 对 图 像 的 分 割 。 针 对 搭 接 坡 口 激 光 图 像 提 出 了 三 种 坡 口 中 心位 置 的 识 别 和 提 取 方 法 ， 并 通 过 图 像 处 理 实 验 比 较 了 三 种 识 别 方 法 的 坐 标 误 差 、 识 别 正 确 率 。 试 验 证 明 ， 最 大 方 差 法 的 图 像 处 理 过 程 和 快 速 hough 变 换 识 别 法 有 效 ， 能 满 足 焊 缝 实 时 跟 踪 的 要 求 。关 键 词 ： 激 光 视 觉 ；

6、 焊 缝 跟 踪 ； 图 像 分 割 ； 焊 缝 识 别中 图 分 类 号 ： tg409文 献 标 识 码 ： a文 章 编 号 ： 1674 - 7720 ( 2011 ) 04 - 0041 - 04laser vision welding welded joint image recognitionjiang nanchun1 , 2 , liu suyi1 ， zhang hua1( 1 . key lab of robot & welding automation of jiangxi , nanchang university , nanchang 330031 , ch

7、ina ;2 . mechano - electronics engineering college , nanchang university , nanchang 330031 , china )abstract : we have studied laser lap welding of visual image recognition method . firstly , threshold selection is the critical pro-cess of image threshold segmentation method . compared the average f

8、ilter and median method in the noise of seam laser image , we propose to improve a filtering method using threshold automatically select the filtering method to calculate the variance image thresh- old , and the image segmentation is achieved . what is more , we improved four groove center location

9、of recognition and extraction method in welding groove images , and we compare three methods of identifying coordinate error , identifiability by the image pro- cessing experiments . from the experiment we come to the conclusion that the largest variance of the image processing and fast hough transf

10、orm identification is effective and can meet the requirements of real - time tracking seam .key words ： laser vision ; seam tracking ; image segmentation ; seam recognition焊 接 过 程 自 动 化 是 焊 接 的 发 展 方 向 ， 焊 缝 识 别 技 术则 是 实 现 焊 接 自 动 化 的 关 键 技 术 之 一 。 由 于 视 觉 传 感 方法 具 有 信 息 量 大 、 信 号 传 感 过 程 不 影 响 焊 接

11、等 优 点 ， 目前 ， 激 光 视 觉 传 感 被 广 泛 应 用 于 焊 缝 识 别 。 与 其 他 普 通光 源 相 比 ， 激 光 具 有 波 长 范 围 窄 、 能 量 相 对 集 中 以 及 受环 境 影 响 小 等 优 点 ， 利 用 它 来 进 行 焊 缝 跟 踪 识 别 所 得 图 像 效 果 更 好 ， 从 激 光 图 像 中 不 仅 能 检 测 出 焊 缝 的 中 心 位 置 ， 还 能 够 获 得 焊 缝 的 截 面 形 状 和 尺 寸 ， 适 用 于 各 种 不同 形 状 的 焊 缝 和 焊 接 方 法 1 。 焊 接 接 头 坡 口 的 形 式 有 不开 坡 口 、

12、 v 形 坡 口 、 u 形 坡 口 、 x 形 坡 口 、 搭 接 坡 口 等 。 本文 针 对 搭 接 焊 缝 的 图 像 进 行 识 别 ， 取 得 了 较 好 效 果 。 1 图 像 预 处 理1 . 1 原 始 搭 接 焊 接 图 像 分 析尽 管 激 光 图 像 的 质 量 相 比 于 其 他 光 源 拍 摄 图 像 有 所 改 善 ， 但 依 然 会 受 到 焊 接 飞 溅 、 烟 尘 以 及 弧 光 的 影 响 。如 何 花 费 尽 可 能 少 的 时 间 消 除 这 些 噪 声 ， 获 得 高 质 量 的图 像 是 焊 缝 跟 踪 识 别 的 关 键 。图 1 为 激 光 视

13、 觉 焊 缝 跟 踪 示 意 图 ， 试 验 用 的 焊 丝 为天 津 三 英 公 司 的 sqj501 气 保 护 药 芯 焊 丝 。 图 2 为 焊 接过 程 中 现 场 采 集 的 搭 接 接 头 激 光 传 感 图 像 ， 从 图 中 可 以看 出 采 集 的 焊 接 坡 口 图 像 信 噪 比 低 ， 包 含 很 多 噪 声 ， 多为 线 状 和 块 状 。 根 据 焊 接 过 程 分 析 ， 这 些 噪 声 主 要 由 弧光 、 强 热 、 飞 溅 、 烟 尘 等 产 生 ， 噪 声 的 图 像 灰 度 高 于 背 景对 这 些 原 始 采 集 图 像 直 接 进 行 焊 接 坡

14、口 中 心 位 置 的 识别 和 提 取 ， 会 严 重 受 到 图 像 噪 声 的 干 扰 而 难 以 正 确 识 别 和 提 取 。 为 更 精 确 地 识 别 、 提 取 出 焊 接 图 像 中 坡 口 中 心的 位 置 ， 需 要 对 原 始 采 集 图 像 进 行 滤 波 去 噪 、 边 缘 检 测 、二 值 化 等 预 处 理 。理 的 效 果 。 为 此 ，通 过 统 计 图 像 中 灰 度 值 在 50100 间 各 级灰 度 对 应 的 像 素 数 ，按 以 下 公 式 取 其 中 的 概 率 平 均 灰 度 值 ：100init = i = 50( 1 )100nii =

15、50其 中 ， i 为 灰 度 级 ， ni 为 灰 度 级 的 像 素 数 。 采 用 通 过 此 方法 得 到 的 阈 值 t ， 能 取 得 较 好 的 处 理 效 果 。1 . 3 搭 接 焊 接 图 像 的 二 值 化进 行 图 像 分 析 首 先 要 把 分 析 对 象 即 感 兴 趣 的 物 体 从 背 景 中 分 割 出 来 ， 即 图 像 分 割 。 图 像 分 割 最 常 用 的 方 法 就 是 图 像 二 值 化 。 图 像 二 值 化 就 是 设 定 某 一 阈 值 t ， 用 t 将 图 像 的 数 据 分 成 两 大 部 分 ： 大 于 t 的 像 素 群 的 灰

16、度 值 设 置 为 0 或 255 ， 小 于 t 的 像 素 群 的 灰 度 值 设 置 为255 或 0，使 灰 度 图 像 变 成 黑 白 二 值 图 像 ，其 数 学 表 达 式 为 ：f ( x , y ) = 0 ,f ( x , y ) < t( 2 )255 , f ( x , y ) t正 确 选 取 灰 度 阈 值 t 是 图 像 二 值 化 处 理 的 关 键 问 题 。阈 值 选 取 的 方 法 有 多 种 3 ， 如 p 参 数 法 、 双 峰 法 、 微 分 直 方 图 法 等 ，使 用 时 针 对 图 像 的 不 同 特 性 选 取 最 佳 的 方 法 。在

17、 焊 接 过 程 中 ， 由 于 电 弧 状 况 不 断 变 化 ， 焊 缝 跟 踪 时实 时 拍 摄 的 坡 口 图 像 背 景 灰 度 值 并 不 恒 定 ， 在 一 幅 图 像 中效 果 较 好 的 灰 度 阈 值 在 其 他 图 像 中 效 果 可 能 较 差 。 基 于 这种 情 况 ， 本 文 采 用 一 种 自 适 应 阈 值 调 整 的 方 法 最 大 方1 . 2图 像 预 处 理图 像 预 处 理 的 方 法 很 多 ， 主 要 有 滤 波 去 噪 、 图 像 增差 法 4 。这 种 阈 值 选 取 法 不 管 图 像 的 直 方 图 有 无 明 显 的 双强 、 图 像

18、恢 复 （ 复 原 ） 、 几 何 畸 变 校 正 、 直 方 图 变 换 等 ， 图像 预 处 理 的 目 的 是 改 善 图 像 质 量 ， 利 于 计 算 机 后 续 处 理和 提 取 出 目 标 对 象 特 征 。 图 像 处 理 针 对 性 很 强 ， 对 不 同的 应 用 有 不 同 的 要 求 ， 采 取 的 处 理 方 法 也 各 不 相 同 2 ， 3 ， 需 要 针 对 现 场 采 集 到 的 搭 接 焊 接 图 像 进 行 预 处 理 分 析 。 通 过 均 值 滤 波 法 、 中 值 滤 波 、 改 进 滤 波 方 法 分 析 得出 , 焊 接 坡 口 图 像 中 背

19、景 灰 度 值 最 低 ， 一 般 在 50 以 下 , 噪声 和 目 标 图 像 激 光 线 的 灰 度 值 基 本 上 在 100 以 上 , 但激 光 线 的 宽 度 一 般 为 2 3 个 像 素 , 而 噪 声 多 为 点 线 状 ，宽 度 多 在 4 个 像 素 以 上 。 基 于 这 些 特 征 , 本 文 提 出 一 种更 有 效 快 速 的 滤 波 去 噪 方 法 。在 图 像 中 取 一 个 1 × 5 的 水 平 窗 口 ， 并 选 定 某 一 阈 值t ， 当 窗 口 中 第 一 像 素 小 于 t 而 第 2 、 3 、 4 、 5 个 像 素 大 于t ，

20、 则 判 定 为 噪 声 ， 并 用 第 1 个 像 素 灰 度 值 替 代 窗 口 中 第2 、 3 、 4 、 5 个 像 素 灰 度 值 , 按峰 ，都 能 得 到 较 满 意 的 结 果 ， 是 阈 值 自 动 选 择 的 最 优 方 法 。搭 接 直 方 图 及 其 二 值 化 图 像 如 图 4 所 示 。2 图 像 识 别2 1 三 种 图 像 识 别 方 法2 . 1 . 1 结 构 元 素 匹 配 法通 过 分 析 大 量 经 图 像 预 处 理 后 的 搭 接 接 头 中 心 位置 的 特 点 ， 本 文 提 取 了 搭 接 接 头 中 心 的 三 种 结 构 元 素 模

21、型 如 下 ：此 规 则 扫 描 整 幅 图 像 。 图 3为 原 图 中 一 个 1 × 5 水 平 窗口 ， 窗 口 中 第 1 个 像 素 值 为图 3 噪 声 示 例68 ， 与 第 2 个 像 素 102 有 较 大 的 灰 度 差 值 ， 而 第 2 5 个像 素 之 间 灰 度 差 值 很 小 ， 这 是 典 型 的 噪 声 。 可 取 某 一 阈值 t 作 判 断 依 据 ， 并 用 68 取 代 第 2 5 个 像 素 灰 度 值 。0×2550 0 00 0×2550255*000 00 0×255255*00000000 00 00

22、000000000 00 00×255* ×0 000×0 0××000 00,0 00, 000由 于 每 幅 图 像 的 噪 声 特 点 各 有 差 异 ，因 此 阈 值 t 的 选0000255 00×0 0000 00 000 00 000 00 00取 也 不 尽 相 同 , 而 t 值 选 取 得 合 适 与 否 会 直 接 影 响 图 像 处4200×0 00255 0 00255 000 00 00微型机与应用 2011 年 第 30 卷 第 6 期68102113108101其 中 带 * 号 的 像 素

23、点 为 待 识 别 的 搭 接 接 头 中 心 点 ， × 表示 灰 度 值 为 0 或 255 。相 似 程 度 用 以 下 相 关 函 数 r ( m , n ) 计 算 ， 当 m , n 改 变 时 ，可 搜 索 到 一 个 r ( m , n ) 最 大 值 ， 即 为 模 板 匹 配 的 位 置 。jk为 减 少 图 像 噪 声 的 干 扰 ,更 准 确 地 识 别 和 提 取 搭 接f ( j + m , k + n ) 軍 ( j , k )接 头 中 心 的 图 像 位 置 , 本 文 对 预 处 理 后 的 二 值 化 图 像 ( 图4 ( b ) ) 作 进 一

24、 步 细 化 ， 具 体 细 化 方 法 是 先 后 用 结 构 元 素r ( m , n ) = j = 1 k = 1 ( 3 ) 1 1 軍f 2 ( j + m , k + n ) 軍 軍軍 ( j , k ) 軍22jkjk20000 00000j = 1 k = 1( 2 ) 特 征 点 模 板 匹 配j = 1 k = 1 255* 255 、 00255* 00对 图 像 进 行 扫 描 匹 配 ， 满 足 此 两0000000000 0基 于 全 图 模 板 匹 配 计 算 量 大 、 费 时 、 实 时 性 差 的 不 足 ，本 文 提 出 采 用 图 像 特 征 点 匹

25、配 的 方 法 ， 即 不 作 全 图 匹 配 而 只 是 对 原 始 图 像 预 处 理 后 的 二 值 化 图 像 中 的 白 点 ( 灰 度 值 为 255) 计 算 其 相 关 值 r ， 同 时 二 值 化 的 模 板 图 像 也 只 提 取 其 中 的 白 点 参 与 计 算 。 需 要 注 意 的 是 ， 这 时 模 板 图 像 的 匹配 基 准 点 不 在 左 上 角 像 素 点 上 ， 而 在 图 像 上 面 第 一 行 中 扫描 到 的 第 一 个 灰 度 值 为 255 的 白 点 处 。模 板 匹 配 方 法 对 搭 接 接 头 的 识 别 和 提 取 适 用 ， 并

26、且方 法 稳 定 性 高 ， 精 度 误 差 和 实 时 性 满 足 应 用 要 求 。2 . 1 . 3 改 进 hough 变 换 识 别 法hough 变 换 7 - 8 是 一 种 检 测 和 定 位 直 线 和 解 析 曲 线 的 方 法 ， 适 于 用 来 检 测 已 知 形 状 的 几 何 曲 线 。 hough 变换 的 主 要 优 点 是 其 检 出 曲 线 的 能 力 较 少 受 曲 线 中 的 断点 等 干 扰 的 影 响 ， 同 时 对 原 图 上 的 所 有 点 进 行 处 理 ， 取 最 终 效 果 ， 因 此 抗 干 扰 能 力 较 强 ， 是 一 种 有 效 检

27、 出 形 状的 方 法 。( 1 ) 标 准 直 线 hough 变 换hough 变 换 思 想 为 ： 在 原 始 图 像 坐 标 系 下 的 一 个 点 对 应 了 参 数 坐 标 系 中 的 一 条 直 线 ， 同 样 参 数 坐 标 系 的 一条 直 线 对 应 了 原 始 坐 标 系 下 的 一 个 点 ， 然 后 ， 原 始 坐 标系 下 呈 现 直 线 的 所 有 点 ， 它 们 的 斜 率 和 截 距 是 相 同 的 ， 所 以 它 们 在 参 数 坐 标 系 下 对 应 于 同 一 个 点 。 这 样 在 将 原 始 坐 标 系 下 的 各 个 点 投 影 到 参 数 坐

28、标 系 下 之 后 ， 看 参 数坐 标 系 下 有 没 有 聚 集 点 ， 这 样 的 聚 集 点 就 对 应 了 原 始 坐标 系 下 的 直 线 。( 2 ) 快 速 hough 变 换 识 别 法原 始 焊 接 图 像 经 预 处 理 后 得 到 的 二 值 化 图 像 ， 其 上的 白 色 像 素 点 数 （ 灰 度 值 为 255 ） 仅 为 整 个 图 像 的 像 素种 结 构 之 一 的 像 素 就 将 灰 度 值 设 为 0 ( 带 * 号 的 像 素 为当 前 匹 配 的 像 素 点 ) ， 这 样 得 到 细 化 图 像 , 如 图 5 所 示 。2 . 1 . 2 改

29、进 模 板 匹 配 法图 像 的 模 板 匹 配 算 法 思 想 是 先 给 定 一 幅 图 像 ， 然 后到 另 一 幅 图 像 中 去 查 找 这 幅 图 像 ， 如 果 找 到 了 就 匹 配 成功 5 - 6 。 图 像 模 板 匹 配 的 算 法 有 多 种 ， 常 用 的 是 全 图 模 板匹 配 。( 1 ) 全 图 模 板 匹 配全 图 模 板 匹 配 的 具 体 计 算 方 法 如 下 : 设 一 幅 图 像 f(x,y)的 大 小 为 m × n ， 模 板 图 像 ( x , y ) 的 大 小 为 j × k ( j < m ， k <n

30、 ) , 如 图 6 所 示 。 模 板 图 像 ( x , y ) 在 原 图 上 平 移 ， 在 原 图m , n上 被 模 板 图 像 所 覆 盖 的 图 称 为 子 图 s， m 、 n 是 子 图 左上 角 像 素 点 在 原 图 中 的 坐 标 ， 模 板 图 像 与 子 图 像 之 间 的11点 数 的， 因 此 ， 若 只 对 白 色 像 素 点 进 行 hough8020变 换 映 射 ， 则 计 算 量 能 减 少 为11。 另 外 ， 根 据 图 像8020中 激 光 线 可 能 出 现 的 位 置 范 围 ， 缩 小 的 范 围 到 0 ° 180 °

31、; 之 间 ， 同 时 适 当 加 大 参 数 划 分 区 间 的 增 量 值 。2 . 2 坡 口 中 心 识 别 方 法 的 比 较本 文 对 不 同 图 像 识 别 方 法 进 行 了 直 线 型 搭 接 焊 缝的 机 器 人 跟 踪 试 验 。在 焊 接 条 件 基 本 相 同 的 情 况 下 ， 分 别 采 用 三 种 对 坡口 中 心 的 识 别 法 ， 即 结 构 元 素 匹 配 法 、 特 征 点 模 板 匹 配法 、 快 速 hough 变 换 法 ， 其 试 验 条 件 如 表 1 所 示 。微型机与应用 2011 年 第 30 卷 第 6 期43欢 迎 网 上 投 稿 w

32、ww . pcachina . com表 1试 验 条 件试 验 ( a )试 验 ( b )试 验 ( c )焊 接 电 压 / v焊 接 电 流 / a焊 接 速 度 / ( mm / s ) 焊 丝 直 径 / mm 送 丝 速 度 / ( mm / s ) 干 伸 长 / mm机 器 人 姿 态 角( x , y , z )29260 28051 . 62002229250 27051 . 62002329220 24071 . 622525( 131 . 1 , - 37 . 6 ， - 125 . 8 )( 131 . 1 , - 37 . 6 ， - 125 . 8 )( 131

33、 . 1 , - 37 . 6 ， - 125 . 8 )对 20 帧 采 样 图 像 进 行 实 验 , 将 此 提 取 的 接 头 中 心 点坐 标 与 实 际 图 像 中 接 头 中 心 点 坐 标 进 行 对 照 ， 并 对 以 上提 出 的 三 种 识 别 和 提 取 搭 接 接 头 中 心 点 位 置 的 方 法 进行 比 较 ， 从 比 较 结 果 看 ， 特 征 点 模 板 匹 配 法 比 全 模 板 匹配 法 的 识 别 误 差 和 正 确 率 均 有 所 下 降 ， 但 由 于 其 计 算 量大 大 减 少 ， 因 此 实 时 性 得 到 了 很 大 提 高 ； 同 样 ,

34、 快 速hough 变 换 法 相 比 标 准 直 线 hough 变 换 法 其 识 别 误 差 和正 确 率 有 所 下 降 ， 但 实 时 性 得 到 很 大 提 高 。 结 构 元 素 匹配 法 的 识 别 正 确 率 稍 低 ， 但 边 缘 提 取 及 角 点 检 测 法 识 别误 差 和 正 确 率 都 较 好 ， 且 计 算 量 不 大 ， 实 时 性 也 高 。 另 外 ， 从 稳 定 性 来 看 ， 结 构 元 素 匹 配 法 由 于 受 所 提 取 的 结构 元 素 模 型 正 确 与 否 的 影 响 ， 其 稳 定 性 较 其 他 方 法 稍差 ； 从 鲁 棒 性 来 看

35、 ， 特 征 点 模 板 匹 配 法 和 边 缘 提 取 及 角点 检 测 法 的 抗 干 扰 能 力 强 。3 实 验 结 果 与 分 析使 用 不 同 的 识 别 方 法 对 直 线 搭 接 焊 缝 进 行 跟 踪 , 结 果 如 图 7 所 示 。从 图 7 跟 踪 试 验 结 果 来 看 ， 在 直 线 搭 接 接 头 焊 缝 的 机 器 人 跟 踪 中 ， 本 文 研 究 的 三 种 焊 接 坡 口 中 心 图 像 识 别方 法 均 能 较 好 地 实 时 识 别 和 提 取 到 坡 口 中 心 的 图 像 位置 。 其 中 用 特 征 点 模 板 匹 配 法 、 快 速 hough

36、 变 换 法 识 别 搭 接 接 头 中 心 得 到 的 跟 踪 焊 缝 比 较 平 整 ， 而 结 构 元 素 匹配 法 稍 有 波 动 ， 稳 定 性 较 其 他 两 种 稍 低 。利 用 一 种 改 进 的 滤 波 方 法 ， 运 用 自 适 应 阈 值 调 整 的 的 最 大 方 差 法 计 算 滤 波 图 像 的 二 值 化 阈 值 ， 是 一 种 行 之 有 效 的 图 像 分 割 方 法 ， 最 终 为 完 善 焊 缝 跟 踪 系 统 奠 定 了基 础 。比 较 了 三 种 方 法 的 识 别 坐 标 误 差 、 识 别 正 确 率 ， 其中 快 速 hough 变 换 法 得

37、到 的 跟 踪 焊 缝 比 较 平 整 ， 为 控 制系 统 提 供 可 靠 的 焊 缝 位 置 信 息 ， 这 样 不 仅 有 利 于 得 到 满意 的 焊 缝 跟 踪 效 果 ， 还 能 改 善 焊 缝 成 形 质 量 。参 考 文 献 1 刘 习 文 , 王 国 荣 , 石 永 华 单 条 纹 激 光 引 导 焊 缝 跟 踪 图 像处 理 j 焊 接 学 报 ， 2006 ， 27 ( 6 ) ： 25 - 28 2 冈 萨 雷 斯 数 字 图 像 处 理 ( 第 2 版 ) m 北 京 ： 电 子 工 业 出版 社 ， 2007 . 3 陈 天 华 数 字 图 像 处 理 ( 第 1

38、版 ) m 北 京 ： 清 华 大 学 出 版社 , 2007 . 4 陈 梵 , 张 秋 余 基 于 背 景 图 像 差 分 的 手 势 分 割 方 法 研 究 d 兰 州 : 兰 州 理 工 大 学 , 2009 ( 下 转 第 49 页 )第 30 卷 第 6 期微型机与应用 2011 年44 7 陈 梅 . 改 进 遗 传 算 法 在 车 牌 定 位 中 的 应 用 j . 现 代 电 子技 术 , 2008 ( 10 ) : 155 - 159 . 8 张 庆 丰 , 岑 豫 皖 , 杜 培 明 . 基 于 颜 色 的 车 牌 定 位 技 术 的 研 究 j . 安 徽 工 业 大

39、学 学 报 , 2005 , 22 ( 1 ) : 63 - 67 . 9 聂 洪 印 , 周 卫 东 ， 刘 辉 . 多 颜 色 模 型 和 综 合 特 征 下 的 车 牌定 位 新 方 法 j. 计 算 机 工 程 与 应 用 ,2010,46(12):221-223. 10 李 文 举 , 梁 德 群 , 张 旗 ， 等 . 基 于 边 缘 颜 色 对 的 车 牌 定 位新 方 法 j . 计 算 机 学 报 , 2004 , 27 ( 2 ) : 204 - 208 . 11 赵 涛 , 杨 晓 莉 , 王 绪 本 , 等 . 一 种 用 于 车 牌 定 位 的 改 进 bp神 经 网

40、 络 方 法 j . 计 算 机 仿 真 , 2007 , 24 ( 2 ) : 240 - 243 . 12 郑 华 利 , 周 献 中 , 王 建 宇 . fcm 图 像 分 割 算 法 的 特 征 分析 与 改 进 j . 计 算 机 工 程 , 2004 , 30 ( 5 ) : 17 - 18 . 13 高 新 波 . 模 糊 聚 类 分 析 及 其 应 用 m . 西 安 : 西 安 电 子科 技 大 学 出 版 社 , 2004 . 14 wang weina , zhang yunjie , li yi , et al . the global fuzzy c - means

41、clustering algorithm c . proceedings of the 6th world congress on intelligent control and automation , dalian , 2006 : 3604 - 3607 .( 收 稿 日 期 ： 2011 - 01 - 10 ) 作 者 简 介 ：刘 德 山 ， 男 ， 1970 年 生 ， 副 教 授 ， 硕 士 ， 硕 士 生 导 师 ， 主要 研 究 方 向 ： 计 算 机 应 用 。赵 颖 ， 女 ， 1966 年 生 ， 副 教 授 ， 主 要 研 究 方 向 ： 计 算 机 应用 。!( 上

42、 接 第 44 页 ) 5 高 军 基 于 模 板 匹 配 的 图 像 配 准 算 法 j 西 安 交 通 大 学 学 报 , 2007 ， 41 ( 3 ) : 307 311 6 隆 武 林 , 陈 颖 琪 基 于 图 像 分 割 与 特 征 匹 配 的 目 标 检 测及 跟 踪 j 信 息 技 术 , 2009 ( 11 ) : 19 - 23 7 姚 立 健 ， 丁 为 民 ， 赵 三 琴 ， 等 广 义 hough 变 换 在 遮 挡 图 像 识 别 中 的 应 用 j 农 业 工 程 学 报 ， 2008 ， 24 ( 12 ) ： 97 101 8 姚 立 健 , 丁 为 民 ,

43、 张 培 培 , 等 基 于 改 进 型 广 义 hough 变 换 的 茄 子 果 实 位 姿 识 别 方 法 j 农 业 工 程 学 报 , 2009 , 25 ( 12 ) : 128 - 132 ( 收 稿 日 期 ： 2010 - 12 - 24 )作 者 简 介 ：江 南 春 , 男 , 1973 年 生 ， 在 读 硕 士 研 究 生 , 主 要 研 究 方 向 ：智 能 机 器 人 与 视 觉 。刘 苏 宜 , 女 ， 1974 年 生 ， 副 教 授 ， 硕 士 生 导 师 , 主 要 研 究方 向 ： 服 务 机 器 人 与 传 感 。张 华 , 男 , 1964 年 生

44、， 教 授 ， 博 士 生 导 师 , 主 要 研 究 方 向 ： 移 动 机 器 人 技 术 、 机 器 人 智 能 化 、 智 能 自 动 化 技 术 、 智 能 结 构 快 速 制 造 技 术 。!中国主导的 ieee 1888 绿色节能国际标准正式发布日 前 ， ieee 标 准 协 会 ( ieee - sa ) 正 式 批 准 发 布 中 国 企 业 主 导 制 定 的 ieee 1888 标 准 （ ubiquitous green community controlnetwork ， 泛 在 绿 色 控 制 网 络 协 议 ） , 标 志 着 我 国 在 绿 色 节 能 国 际

45、 标 准 制 定 方 面 取 得 重 大 突 破 。 ieee 在 标 准 发 布 时 表 示 ，ieee 1888 标 准 源 自 中 国 的 创 新 技 术 ，由 中 国 成 员 发 起 并 得 到 其 他 国 家 成 员 的 支 持 。ieee 1888 是 首 个 以 绿 色 节 能 为 宗 旨的 ， 信 息 通 信 技 术 与 节 能 减 排 融 合 的 创 新 型 技 术 标 准 ， 该 标 准 支 持 广 域 ipv4 和 ipv6 网 络 ， 是 ieee 在 节 能 减 排 和 物 联 网 领域 具 有 标 志 性 的 全 球 标 准 。 ieee 1888 工 作 组 由

46、中 国 电 信 、 天 地 互 连 公 司 、 北 京 城 建 院 、 清 华 大 学 、 北 京 交 通 大 学 于 2008 年 发 起 成 立 。ieee 标 准 协 会 董 事 总 经 理 judith gorman 说 ： “ 绿 色 节 能 环 保 技 术 标 准 化 开 始 成 为 ieee 的 重 要 发 展 方 向 ，ieee 1888 工 作 组 成 立 于 2008 年 , 我 们 应 该 为 他 们 在 过 去 两 年 里 通 过 利 用 绿 色 it 来 减 少 能 源 消 耗 ， 建 立 了 这 个 重 要 的 标 准 表 示 祝 贺 。 ”ieee 1888 标

47、准 工 作 组 主 席 、 天 地 互 连 总 裁 刘 东 对 该 标 准 在 中 国 的 应 用 前 景 充 满 信 心 ， 刘 东 表 示 ： “ 中 国 正 在 实 施 节 能 减 排 战 略 ， 在 中 国 政 府 有 力 的 推 动 下 ， 中 国 将 成 为 全 球 最 具 发 展 潜 力 的 绿 色 节 能 市 场 。 相 信 随 着 ieee 1888 标 准 的 颁 布 和 实 施 ， 会 有 越 来 越 多 的 企 业 推 出 符 合 ieee 1888 标 准 的 产 品 。 ieee 1888 标 准 的 产 业 化 ， 不 仅 可 以 促 进 通 信 和 it 设 备

48、 的 节 能 降 耗 ， 更 重 要 的 是 将 ict 技 术 融 入 到 建 筑 、 能 源 、 交 通 、 工 商 业 、 农 业 等 各 个 领 域 中 去 ， 从 而 建 设 绿 色 楼 宇 、 绿 色 园 区 、 绿色 社 区 、 绿 色 城 市 、 绿 色 农 业 乃 至 绿 色 中 国 ， 使 中 国 成 为 全 球 节 能 减 排 的 楷 模 。 ”中 国 电 信 北 京 研 究 院 副 院 长 赵 慧 玲 指 出 ， “ 我 国 政 府 已 将 节 能 环 保 产 业 和 新 一 代 信 息 技 术 产 业 纳 入 战 略 性 新 兴 产 业 发 展 规 划 ， 该 标 准 作 为 新 一 代 信 息 技 术 和 节 能 减 排 技 术 的 有 效 结 合 ， 将 对 节 能 环 保 领 域 及 信 息 技 术 领 域 有 关 产 业 的 发 展 发 展 积 极 的 影 响 ， 同 时 将 极 大 促 进 中 国 相 关 产 业 的 国 际 化 发 展 进 程 ” 。我 国 主 导 的 ieee 1888 国 际 标 准 将 为 国 家 战 略 的 实 施 提 供 有 力 支 撑 。 目 前 ， 我 国 正 处 于 建 设 “ 两 型 社 会 ” 、 推 动 “ 两 化 融 合 ” 的 关 键 时 期 ， 2011 年 又 是 我 国 节