本發(fā)明涉及機(jī)器視覺，具體地說是一種基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法、設(shè)備及介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、在當(dāng)前的工業(yè)自動化和智能制造領(lǐng)域，線纜的排列與布線是一項(xiàng)關(guān)鍵且復(fù)雜的任務(wù)。隨著電子設(shè)備的日益復(fù)雜化和集成度的提高，線纜的數(shù)量和種類急劇增加，對線纜排列的精確度和效率提出了更高的要求。傳統(tǒng)的線纜排列方式主要依賴于人工操作，不僅效率低下，而且容易受到人為因素的影響，導(dǎo)致線纜排列不整齊、間距不一致等問題，進(jìn)而影響設(shè)備的整體性能和可靠性。
2、故如何對線纜線盤進(jìn)行全方位掃描，自動識別和分析線纜的排列布局及參數(shù)是目前亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法、設(shè)備及介質(zhì)，來解決如何對線纜線盤進(jìn)行全方位掃描，自動識別和分析線纜的排列布局及參數(shù)的問題。
2、本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，一種基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，該方法具體如下：
3、三維掃描與輪廓構(gòu)建：利用激光相機(jī)投射激光束并接收反射光構(gòu)建線纜表面的高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)而提取目標(biāo)輪廓曲線；
4、識別線盤壁端點(diǎn)：在目標(biāo)輪廓曲線上，通過對深度值和梯度信息的分析，確定線盤壁的兩個端點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而精確識別線盤內(nèi)壁的點(diǎn)；
5、目標(biāo)圓分布區(qū)域聚焦：以線盤內(nèi)壁點(diǎn)為參考點(diǎn)，在目標(biāo)輪廓曲線上聚焦線纜分布的目標(biāo)圓區(qū)域，縮小后續(xù)處理的范圍；
6、識別當(dāng)前線目標(biāo)圓：在目標(biāo)圓區(qū)域內(nèi)，通過計算各點(diǎn)的梯度信息識別出當(dāng)前線纜對應(yīng)的第一圓弧段，并進(jìn)行圓擬合處理獲取第一目標(biāo)圓以及第一目標(biāo)源參數(shù)；
7、識別相鄰線目標(biāo)圓：根據(jù)線纜的排線方向確定搜索路徑，并設(shè)計合適的圓擬合窗口，沿著排線方向移動并嘗試圓擬合，連續(xù)識別出第二目標(biāo)圓、第三目標(biāo)圓，進(jìn)而確定相鄰線目標(biāo)圓參數(shù)；
8、計算到邊間距與排線間距：根據(jù)線盤內(nèi)壁點(diǎn)、當(dāng)前線以及相鄰線三者的位置關(guān)系，計算當(dāng)前線目標(biāo)圓與線盤內(nèi)壁點(diǎn)的水平距離，獲取線纜的到邊間距，同時計算當(dāng)前線目標(biāo)圓與相鄰線目標(biāo)圓的水平間距，結(jié)合線纜的直徑信息，獲取相鄰線目標(biāo)圓的水平間距與線纜直線的差值，進(jìn)而求得排線間距。
9、作為優(yōu)選，三維掃描與輪廓構(gòu)建具體如下：
10、使用激光相機(jī)對線纜表面進(jìn)行掃描成像，為了利用梯度特征更好的識別到當(dāng)前纏繞線纜的位置，將激光相機(jī)以預(yù)設(shè)的傾斜角度擺放在線盤的上方，通過激光束投射到線盤表面并接收反射光的方式，獲取到線纜最外層輪廓的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
11、對獲取到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、去噪及補(bǔ)全的預(yù)處理操作，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；
12、將預(yù)處理后的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到二維平面上，獲取包含深度信息的目標(biāo)輪廓曲線。
13、更優(yōu)地，識別線盤壁端點(diǎn)具體如下：
14、在目標(biāo)輪廓曲線上，計算每個點(diǎn)的梯度值，即方向變化率，量化目標(biāo)輪廓曲線上各點(diǎn)處的斜率變化；
15、設(shè)定第一梯度閾值，第一梯度閾值作為判斷輪廓上任一點(diǎn)是否發(fā)生顯著方向變化的基準(zhǔn)；
16、選擇輪廓上深度值最小的點(diǎn)作為搜索基點(diǎn)；其中，在激光相機(jī)掃描的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，深度值表示點(diǎn)到掃描平面的距離，線盤因?yàn)榭拷す庀鄼C(jī)而具有較小的深度值；
17、從搜索基點(diǎn)出發(fā)，分別向目標(biāo)輪廓曲線的兩端進(jìn)行搜索；在搜索過程中，逐個檢查每個點(diǎn)的梯度值是否大于設(shè)定的第一梯度閾值，一旦在目標(biāo)輪廓曲線的一端找到第一個梯度值大于第一梯度閾值的點(diǎn)，大于第一梯度閾值的點(diǎn)作為線盤壁與背景或其余部分的顯著界限點(diǎn)，停止對應(yīng)端的搜索；
18、比較線盤兩個端點(diǎn)在目標(biāo)輪廓曲線上的位置，靠近目標(biāo)輪廓曲線中心的端點(diǎn)作為線盤內(nèi)壁點(diǎn)。
19、更優(yōu)地，目標(biāo)圓分布區(qū)域聚焦具體如下：
20、以線盤內(nèi)壁點(diǎn)為邊界點(diǎn)，將目標(biāo)輪廓曲線劃分為兩段子輪廓曲線；其中，子輪廓曲線不包含線盤端點(diǎn)；
21、依據(jù)線纜圍繞線盤旋轉(zhuǎn)時占據(jù)整個目標(biāo)輪廓曲線的的主要空間，從兩段子輪廓曲線中區(qū)分目標(biāo)圓分布區(qū)域。
22、更優(yōu)地，識別當(dāng)前線目標(biāo)圓具體如下：
23、在目標(biāo)圓分布區(qū)域，設(shè)置第二梯度閾值，識別當(dāng)前線纜對應(yīng)的點(diǎn)集；
24、根據(jù)第二梯度閾值從梯度值集合中識別出屬于當(dāng)前線對應(yīng)的點(diǎn)集，找到第一圓弧段；
25、對第一圓弧段進(jìn)行圓擬合處理，獲取當(dāng)前線對應(yīng)的圓參數(shù)；其中，當(dāng)前線對應(yīng)的圓參數(shù)包括圓心坐標(biāo)及半徑。
26、更優(yōu)地，識別相鄰線目標(biāo)圓具體如下：
27、設(shè)計合適的圓擬合窗口，圓擬合窗口的大小和形狀適應(yīng)線纜直徑和排列間距，確保能夠準(zhǔn)確捕捉并擬合線纜的圓形輪廓；
28、沿著排線方向，在目標(biāo)圓分布區(qū)域內(nèi)搜索，從已識別出的第一目標(biāo)圓(即第一個線纜圓參數(shù))開始；
29、在搜索過程中，使用圓擬合窗口在預(yù)設(shè)的搜索步長下移動，并在每個位置嘗試進(jìn)行圓擬合；
30、根據(jù)圓擬合的結(jié)果評估當(dāng)前位置是否存在線纜的圓形輪廓，評估標(biāo)準(zhǔn)是擬合圓的圓度、半徑與當(dāng)前線目標(biāo)圓參數(shù)的一致性；
31、當(dāng)圓擬合成功且滿足預(yù)設(shè)條件時，則說明找到了第二目標(biāo)圓(即第二圓弧段輪廓)，記錄第二目標(biāo)圓的圓心坐標(biāo)；
32、重復(fù)搜索和擬合過程，以第二圓弧段的端點(diǎn)為新的起點(diǎn)，沿著排線方向，識別出后續(xù)的第三目標(biāo)圓；
33、從第二目標(biāo)圓和第三目標(biāo)圓中，判斷相鄰線對應(yīng)的目標(biāo)圓參數(shù)。
34、一種電子設(shè)備，包括：存儲器和至少一個處理器；
35、其中，所述存儲器上存儲有計算機(jī)程序；
36、所述至少一個處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機(jī)程序，使得所述至少一個處理器執(zhí)行如上述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法。
37、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序可被處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如上述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法。
38、本發(fā)明的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法、設(shè)備及介質(zhì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
39、(一)本發(fā)明通過高精度激光相機(jī)對線纜線盤進(jìn)行全方位掃描，并自動識別和分析線纜的排列布局，進(jìn)而提取排線到邊信息和排線間距信息，可為自動排線系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的參數(shù)支持；
40、(二)本發(fā)明能夠自動提取線纜排線參數(shù)(如線纜圓心位置、半徑等，對于提高線纜排列的精確度、效率和智能化水平具有重要意義，可以提取排線到邊信息和排線間距信息，為實(shí)現(xiàn)自動化排線提供有力的數(shù)據(jù)支撐；
41、(三)本發(fā)明通過激光相機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)了線纜排線參數(shù)的自動提取，包括到邊間距和排線間距，并采用梯度分析和圓擬合等高級算法，能夠準(zhǔn)確識別并提取線纜的圓形輪廓，并提取了關(guān)鍵參數(shù)，即使在復(fù)雜背景或密集排布的情況下也能保持高識別率，可為自動排線系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的參數(shù)支持，具有重要的應(yīng)用價值。
1.一種基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，該方法具體如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，三維掃描與輪廓構(gòu)建具體如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，識別線盤壁端點(diǎn)具體如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，目標(biāo)圓分布區(qū)域聚焦具體如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，識別當(dāng)前線目標(biāo)圓具體如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法，其特征在于，識別相鄰線目標(biāo)圓具體如下：
7.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器和至少一個處理器；
8.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序可被處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于激光相機(jī)視覺的線纜排線參數(shù)自動提取方法。