机器视觉之图像处理系统的设计思路

    针对设备的技术要求和使用需求，在图像处理软件算法的设计上，主要从以下思路入手：

    1、通过软件对画面明暗的识别，结合轮廓识别来区分传热管和管板的边界。

    2、软件快速捕捉画面，并快速比较前后两帧画面的变化，如果前后两帧画面没有变化，管号也不会发生变化；如果前后两帧的画面发生变化，则软件会识别出发生变化的传热管，并且认为两帧画面上离得最近的传热管为同一根传热管，具有同样的行列号。通过管子的行列号、其圆心在图像坐标系的坐标、管板坐标系以及图像坐标系的相对关系，计算出当前图像中的管板坐标系旋转的角度和平移的距离，进而推导出当前管板坐标系相对图像坐标系的关系。

    机器视觉设计思路

    3、结合对应的管板，设定好传热管固有的行列号的排布规则，并叠加到图像中。

    4、在视觉相机获取图像以及图像远距离传输的过程中，图像信号常被噪声污染。噪声是引起图像质量、测量精度和对象识别准确度降低的一个重要原因。因此需要采用一定的图像滤波手段，用于提高图像数据中的信噪比，进行噪声抑制，减轻后续图像处理的压力。此系统采用图像中值滤波算法，能够在去除脉冲噪声、椒盐噪声的同时保留图像边缘细节。

    5、边缘检测技术是图像处理中的一项重要技术，边缘检测的主要目的是实现图像的边缘识别，从而对目标图像进行精确定位。系统的边缘检测采用Canny算子，Canny算子具有较好的信噪比、高边缘定位性能和在噪声环境下较好的检测效果，适用于不同工况环境下的边缘检测。传统的Canny边缘检测方法用高斯滤波可能会存在使图像过度平滑以及对椒盐噪声和脉冲噪声敏感等问题，改用中值滤波后上述缺点有所改善，提高了图像质量。

    6、蒸汽发生器管板的管孔轮廓为圆形，故系统采用对圆形目标识别非常有效的图像识别算法———Hough梯度法。Hough梯度法首先需要对图像进行边缘检测，对边缘图像中的每一个边缘点，计算其局部梯度，利用得到的梯度，由斜率指定直线上的点作为圆心在累加器中累加；然后，将累加器中大于给定阈值并且大于其所有近邻的点选出来，作为候选圆心。最后依据圆心距、最大最小半径等限定条件筛选出所有的圆心。

    7、为了实现定位器在运动过程中的位置识别，要求算法必须执行速度快，保证抓取相邻两帧图像的间隔时间足够短，而爬行器在此期间只进行了微小运动。

    8、系统可能会用于不同机组类型(CPR或EPR)的蒸汽发生器的不同端(冷端或者热端)的涡流检测中。故针对冷、热端行列号定义不同的问题，在软件上进行了整合，以满足现场的实际需求。同样也对不同的机组类型进行了整合，实现了对CPR堆型管板正方形排布和EPR堆型管板三角形排布的兼容使用和算法优化。