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专利号: 2012102943843
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 塑料的加工;一般处于塑性状态物质的加工
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FAST-9图像特征快速配准算法的模具监视方法,其特征在于:所述模具监视方法包括以下过程:

1)分别采集注塑机开模到位时和顶针顶出之后的标准模板图像,并进行预处理,以消除图像中无关的信息,最终存储在DSP核心控制板的存储模块中;

2)等待注塑机工作状态信息,所述状态信息包括开模到位、顶针到位和安全门;当系统处于监控工件时,通过摄像机对模具型腔面连续取像,并对监控图像的当前帧做预处理,为后续的图像快速配准做准备;

3)执行基于FAST-9图像特征快速配准算法,使当前帧与模板图像之间做图像特征的快速配准,具体过程如下:

3.1)关键点的检测:

利用FAST-9快速角点检测方法分别获取实时图像和样本图像关键点,首先以当前像素点p为圆心,构建半径为3的森汉姆圆圈,然后比较圆心点p与周围圆圈上的点x∈(1..16)的像素灰度值,若有连续n个圈上点都比圆心点像素值高或者低一个阈值t,则认为圆心点P为关键点,x与p之间的关系表示为:其中,Ip→x表示圈上像素点灰度值,Ip为圆心灰度值;

3.2)关键点主方向的确定:

采用梯度直方图统计法:每个像素点梯度表示为:

梯度方向表示为:

梯度幅值表示为:

其中,f(x,y)=L(x+1,y)-L(x-1,y),g(x,y)=L(x,y+1)-L(x,y-1);

在关键点[0,2π]的范围内构建梯度直方图,每个柱代表10o的范围,共36个柱,其中柱的方向代表统计梯度方向,柱的高低代表统计梯度幅值;直方图生成后,其主峰方向作为关键点的主方向,同时选取幅值高达主峰80%的能量峰值作为辅方向;

3.3)构建SIFT特征描述子:将坐标移至关键点主方向上,并以角点为中心的圆形邻域内构建4×4×8维向量表征,最终生成规范化的128维描述子L=(l1,l2…l128);

3.4)特征匹配:当特征向量欧氏距离的最近邻和次近邻距离之比小于一个阈值α时,则认为匹配成功,公式表示为:其中Ri为模板图中关键点描述子,Si为实时图中最近邻点描述子,Sj为实时图中次近邻点描述子;

3.5)图像配准:考虑模具监视系统中只存在旋转和平移的几何变化,则图像间变化矩阵表示为:其中,θ为旋转因子,r为缩放因子,dx和dy分别表示图像横纵坐标上的偏移量;因此,若特征点p(x1,y1)和q(x2,y2)是匹配的特征点对,则有变换关系:采用RANSAC法剔除误配点,再采用最小二乘法拟合变换参数,过程如下:a随机抽取N个样本,根据样本估计模型参数M,再根据M计算每一匹配对之间的距离,将距离小于阈值的匹配对作为内点;

b将上述过程重复K次,选择包含内点数目最多的一个点集;

c用所选取的点集中的匹配对重新计算M,再用最小二乘法来最小化误差,这样在求取最终解之前,先去掉了不符合大多数解的外点,消除了误配点对的影响,从而得到多数匹配点对所满足的最终变换模型;

d通过图像间的变换参数求得校正后的图像,最终完成图像的配准;

4)再将配准之后的当前帧与模板图像做差分;

5)采用Ostu自动阈值分割算法实现图像的二值化,对图像进行连续的开和闭运算以消除噪声影响;

6)通过空穴检测查看产品成型是否存在异常,如果有异常则显示报警信息,注塑机停止压模进入连锁保护措施;否则继续等待下一周期的注塑机工作状态信息。