(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211074803.2 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 浙江浙能数字科技有限公司 地址 310012 浙江省杭州市西湖区高技 街 32号307室 申请人 浙江浙能技 术研究院有限公司 　 浙江省能源集团有限公司煤炭及运 输分公司 (72)发明人 王战　林清　俞荣栋　孟瑜炜　 赵宁宁　叶茂盛　蔡婧　韩昊一　 闻邦　 (74)专利代理 机构 杭州九洲专利事务所有限公 司 33101 专利代理师 张羽振(51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/155(2017.01) G06T 7/187(2017.01) G06V 10/28(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06T 5/30(2006.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 基于多结构元 素的熔池图像边 缘提取方法 (57)摘要 本发明涉及基于多结构元素的熔池图像边 缘提取方法， 包括使用局部自适应二值化方法对 熔池图像进行图像二值化处理和图像滤波处理， 并采用多结构元素的形态学检测算法来提取熔 池轮廓。 本发明的有益效果是： 本发明解决了二 值化过程中边缘信息严重丢失的问题， 并能够提 取光滑、 边 缘信息完整的熔池边 缘。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115423776 A 2022.12.02 CN 115423776 A 1.基于多结构元 素的熔池图像边 缘提取方法， 其特 征在于， 包括： S1、 获取熔池图像； S2、 使用局部自适应二 值化方法对所述熔池图像进行图像二 值化处理； S3、 对S2处 理后的熔池图像进行图像滤波处 理； S4、 对S3处 理后的熔池图像采用多结构元 素的形态学检测算法来 提取熔池轮廓。 2.根据权利要求1所述的基于多结构元素的熔池图像边缘提取方法， 其特征在于， S2 中， 所述局部自适应二值化方法， 包括： 以图像中每个像素点固定邻域内的像素值的最大灰 度值和最小灰度值之和的一半作为阈值并与这个点的灰度值进行比较， 大于阈值的像素点 灰度值设为25 5， 小于阈值的像素点灰度值设为0 。 3.根据权利要求2所述的基于多结构元素的熔池图像边缘提取方法， 其特征在于， S3 中， 所述图像滤波处理， 包括： 采用中值滤波进行平滑处理， 得到存在 “孔洞”的二值化图像， 建立连通区并且进行搜索填充。 4.根据权利要求3所述的基于多结构元素的熔池图像边缘提取方法， 其特征在于， S4包 括： S401、 构造m种尺寸的结构元素组， 每一 组包含n种不同形状的结构元素： A＝{A1,A2,…, Am}， 其中A1＝{A11,A12,…,A1n},A2＝{A21,A22,…,A2n},…,Am＝{Am1,Am2,…,Amn}； S402、 设不同形状的结构元素权重值分别为： a1,a2,…,an， 腐蚀过程当中不同形状的结 构元素可填入图像的次数分别为： β1, β2,…, βn， 自适应确定的权 重值为: S403、 在确定了结构元素及其使用权重后， 提出的多结构元素的形态学检测算法对熔 池图像进行边 缘检测， 能够提取光滑、 信息 完整的熔池边 缘。 5.基于多结构元素的熔池图像边缘提取系统， 其特征在于， 用于执行权利要求1至4任 一所述熔池图像边 缘提取方法， 包括： 采集单 元(1)、 图像采集系统(2)和控制系统(3)； 其中， 所述采集单元(1)包括He ‑Ne激光器(101)、 复合滤光系统(102)和CCD摄像机 (103)， 所述复合滤光系统(102)和CCD摄像机(103)的中心均对准高温激光熔池(4)， 所述采 集单元(1)和图像采集系统(2)之间相互连接， 所述图像采集系统(2)还和控制系统(3)之间 相互连接， 所述控制系统(3)还和所述C CD摄像机(103)之间相互连接 。 6.根据权利要求5所述的基于多结构元素的熔池图像边缘提取系统， 其特征在于， 所述 复合滤光系统(102)由窄带 滤光片与减光片组成。 7.一种计算机存储介质， 所述计算机存储介质内存储有计算机程序； 所述计算机程序 在计算机上运行时， 使得计算机执 行权利要求1至4任一所述熔池图像边 缘提取方法。 8.一种计算机程序产品， 当所述计算机程序产品在计算机上运行时， 使得计算机执行 权利要求1至4任一所述熔池图像边 缘提取方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115423776 A 2基于多结构元素的熔 池图像边缘 提取方法 技术领域 [0001]本发明涉及焊接领域， 更确切地说， 它涉及基于多结构元素的熔池图像边缘提取 方法。 背景技术 [0002]焊接是一种 非常重要的金属连接手段， 在汽车造船、 航天航空等多个领域均得到 了应用。 影响焊接质量的因素很多， 熔池跟踪就是其中的一项关键技术。 国内外的专家、 学 者与技术人员进行了不懈的努力， 尝试将各种传感检测的手段应用于熔池跟踪， 并在熔池 图像检测等关键技 术上取得了一定成果， 但仍存在以下问题： [0003]1)焊接过程中的弧光、 飞溅等将熔池信息淹没， 熔池边 缘往往难以提取； [0004]2)传统方法采用固定的阈值(全局阈值)进行二值化， 使得熔池图像信息丢失严 重； [0005]3)对焊接熔池图像的轮廓提取缺乏有效手段， 传统的熔池边缘提取方法如S obel、 Prewitt和Canny等非常有效， 但对噪声非常敏感， 同时很难 对复杂边界进行有效的处 理。 发明内容 [0006]本发明的目的是克服现有技术中的不足， 提供了基于多结构元素的熔池图像边缘 提取方法。 [0007]第一方面， 提供了基于多结构元 素的熔池图像边 缘提取方法， 包括： [0008]S1、 获取熔池图像； [0009]S2、 使用局部自适应二 值化方法对所述熔池图像进行图像二 值化处理； [0010]S3、 对S2处 理后的熔池图像进行图像滤波处 理； [0011]S4、 对S3处 理后的熔池图像采用多结构元 素的形态学检测算法来 提取熔池轮廓。 [0012]作为优选， S2中， 所述局部自适应二值化方法， 包括： 以图像中每个像素点固定邻 域内的像素值的最大灰度值和 最小灰度值之和的一半作为阈值并与这个点的灰度值进行 比较， 大于阈值的像素点灰度值设为25 5， 小于阈值的像素点灰度值设为0 。 [0013]作为优选， S3中， 所述图像滤波处理， 包括： 采用中值滤波进行平滑处理， 得到存在 “孔洞”的二值化图像， 建立连通区并且进行搜索填充。 [0014]作为优选， S4包括： [0015]S401、 构造m种尺寸的结构元素组， 每一组包含n种不同形状的结构元素： A＝{A1, A2,…,Am}， 其中A1＝{A11,A12,…,A1n},A2＝{A21,A22,…,A2n},…,Am＝{Am1,Am2,…,Amn}； [0016]S402、 设不同形状的结构元素权重值分别为： a1,a2,…,an， 腐蚀过程当 中不同形状 的结构元 素可填入图像的次数分别为： β1, β2,…, βn， 自适应确定的权 重值为: [0017] [0018]S403、 在确定了结构元素及其使用权重后， 提出的多结构元素的形态学检测算法说　明　书 1/5 页 3 CN 115423776 A 3