本發(fā)明屬于機(jī)器視覺自動化識別，具體地為一種基于機(jī)器視覺的放射性物品自動化識別方法。

背景技術(shù)：

1、核設(shè)施退役治理是先進(jìn)核工業(yè)體系建設(shè)的重要組成部分，是國際核科學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，是典型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，也是關(guān)系到核工業(yè)安全發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展全局的重要問題。

2、在核設(shè)施長期運行及退役過程中，都會涉及到許多放射性物品的取樣、測量、分揀、去污等問題。這些物品有些可能具有較高的放射性,為了盡可能降低工作人員在退役作業(yè)過程中所受到的輻射劑量,需要合理規(guī)劃其行動軌跡,有必要對退役環(huán)境中的空間劑量率進(jìn)行獲取。傳統(tǒng)的輻射監(jiān)測方式主要依賴布置有限數(shù)量的點式探測器,雖能獲取局部位置的輻射讀數(shù),但很難反映出整個三維空間的輻射場分布狀況,這在進(jìn)行路徑規(guī)劃時帶來了很大的困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺的放射性物品自動化識別方法，解決退役環(huán)境中的空間劑量率進(jìn)行獲取存在的影響工作人員以及測量獲取的數(shù)據(jù)不足的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，

3、一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，該方法包括：

4、對放射性物品上的標(biāo)簽自動識別并夾取，所述標(biāo)簽為大小相同、有別于背景色且顏色不同的正方形標(biāo)簽；

5、將放射性物品測量區(qū)并測量射性物品的輻射數(shù)據(jù)，并根據(jù)輻射數(shù)據(jù)重構(gòu)輻射場；

6、其中：對放射性物品上的標(biāo)簽自動識別并夾取包括：

7、通過機(jī)械手?jǐn)y帶攝像頭拍攝放射性物品的圖像，并將圖像做由rgb到hsv的顏色空間轉(zhuǎn)換；

8、查找hsv顏色空間的顏色對照表,設(shè)定顏色閾值以提取需要的顏色,根據(jù)閾值構(gòu)建掩膜,找到目標(biāo)色塊；

9、對目標(biāo)色塊依次進(jìn)行閉運算和開運算,得到對象輪廓；

10、并將最小正矩形框繪制在原圖像中，得到對象輪廓的外接矩形；

11、計算包覆對象輪廓的最小正矩形框四個頂點的坐標(biāo)以及長度和寬度；

12、根據(jù)長度和寬度，判斷機(jī)械手是否能夾取到實驗物。

13、進(jìn)一步地，當(dāng)拍攝的放射性物品的圖像中只有一個放射性物品時，計算外接矩形的面積，并進(jìn)行大小比較，將面積最大的外接矩形作為目標(biāo)標(biāo)簽區(qū)域，將該面積最大的外接矩形作為對象輪廓的外接矩形。

14、進(jìn)一步地，根據(jù)實時返回的放射性物品對應(yīng)的對象輪廓的外接矩形，判斷得到位置信息，并控制機(jī)械臂帶動機(jī)械手接近需要抓取的目標(biāo)放射性物品,最終使得對象輪廓的外接矩形的坐標(biāo)及面積達(dá)到閾值范圍,執(zhí)行抓取動作。

15、進(jìn)一步地，所述判斷得到位置信息包括：

16、通過對象輪廓的外接矩形的中心點的橫、縱坐標(biāo)來判斷機(jī)械手上下左右的位置偏離,通過面積來判斷機(jī)械手遠(yuǎn)近的位置偏離；

17、當(dāng)對象輪廓的外接矩形的坐標(biāo)與矩形面積均處于閾值范圍內(nèi)時,使機(jī)械手執(zhí)行抓取動作。

18、進(jìn)一步地，當(dāng)放射性物品的圖像中含有多個放射性物品時，找到多個外接矩形，計算外接矩形的面積從大到小進(jìn)行排序，找到前n個面積對應(yīng)的外接矩形，其中n為放射性物品的數(shù)量，判斷前n個面積的大小，若目標(biāo)放射性物品上粘貼的標(biāo)簽的面積并非是三者當(dāng)中最小的,則認(rèn)為不存在遮擋，控制機(jī)械手直接抓取目標(biāo)放射性物品；

19、若放射性物品上粘貼的標(biāo)簽的面積是三者當(dāng)中最小的,則認(rèn)為存在遮擋。

20、進(jìn)一步地，當(dāng)機(jī)械手進(jìn)行抓取時，為了判斷遮擋住目標(biāo)放射性物品是哪一個,需要分別計算出n個標(biāo)簽的中心點橫坐標(biāo)，將兩個非目標(biāo)放射性物品的標(biāo)簽中心點橫坐標(biāo)分別與目標(biāo)放射性物品的標(biāo)簽中心橫坐標(biāo)做差,取絕對值,與目標(biāo)放射性物品橫坐標(biāo)之差的絕對值小，則認(rèn)為離目標(biāo)放射性物品的距離近,是遮擋住目標(biāo)放射性物品的放射性物品,控制機(jī)械手先將遮擋住目標(biāo)放射性物品的放射性物品夾持放到一旁,待對目標(biāo)放射性物品的后續(xù)操作都完成后再將遮擋住目標(biāo)放射性物品的放射性物品歸位。

21、進(jìn)一步地，將放射性物品測量區(qū)并測量射性物品的輻射數(shù)據(jù)，并根據(jù)輻射數(shù)據(jù)重構(gòu)輻射場，包括：

22、探測點坐標(biāo)生成：將輻射場按網(wǎng)格進(jìn)行劃分為100×100×100,共擁有106個網(wǎng)格的網(wǎng)格空間,每個網(wǎng)格塊大小為5cm×5cm×5cm，預(yù)測區(qū)域設(shè)置為以網(wǎng)格空間坐標(biāo)為(5,5,5)和(100,100,100)為對角線頂點的總劃分為95×95×95的立方體區(qū)域，探測點為每個維度上每8個分塊取一個分塊。共[(95//8)+1]3＝1728個已知探測點；

23、預(yù)測點坐標(biāo)生成：預(yù)測點為每個維度上每3個分塊取一個分塊,共[(95//3)+1]3＝32768個點；

24、根據(jù)探測點坐標(biāo)進(jìn)行輻射值測量；

25、導(dǎo)入探測點所測數(shù)據(jù)，利用克里金算法計算預(yù)測點輻射數(shù)據(jù)；

26、根據(jù)探測點所測數(shù)據(jù)與預(yù)測點輻射數(shù)據(jù)構(gòu)建輻射場。

27、8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，

28、利用克里金算法計算預(yù)測點輻射數(shù)據(jù)包括：

29、采用網(wǎng)絡(luò)空間上所有探測點所測數(shù)據(jù)加權(quán)求和估計預(yù)測點輻射數(shù)據(jù),公式如下,

30、

31、其中是點(xo,yo)處的估計值,即zo＝z(xo,yo)，zi是已知點i的測量值，n為用以估計該未知點的已知點總數(shù)；

32、λi是權(quán)重系數(shù),是能夠滿足點(xo,yo)處的估計值與真實值zo的差最小的一套最優(yōu)系數(shù),即

33、

34、var為方差；

35、滿足無偏估計的條件：

36、

37、e為期望；

38、克里金插值的假設(shè)條件為,空間屬性z是均一的，對于空間任意一點(x,y),都有同樣的期望c與方差σ2；

39、即對任意點(x,y)都有

40、e[z(x,y)]＝e[z]＝c

41、var[z(x,y)]＝σ2

42、任意一點處的值z(x,y),都由區(qū)域平均值c和該點的隨機(jī)偏差r(x,y)組成,即

43、z(x,y)＝e[z(x,y)]+r(x,y)]＝c+r(x,y)；

44、其中r(x,y)表示點(x,y)處的偏差,其方差均為常數(shù)：

45、var[r(x,y)]＝σ2。

46、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：

47、通過本發(fā)明方法用于操控機(jī)械手進(jìn)行夾取，可以應(yīng)對核工業(yè)中放射性物品處理的復(fù)雜性和危險性,通過使用機(jī)械手進(jìn)行放射性物品的夾取和測量，提高了夾取的準(zhǔn)確性,極大地提高了工作效率并保障了工作人員的安全。同時通過采用克里金法對三維輻射場中的劑量率分布進(jìn)行空間反演和分析,以其高效的計算能力和良好的插值效果,在有限的探測點數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,對三維空間內(nèi)的源項分布進(jìn)行準(zhǔn)確反演。

技術(shù)特征：

1.一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，該方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，根據(jù)實時返回的放射性物品對應(yīng)的對象輪廓的外接矩形，判斷得到位置信息，并控制機(jī)械臂帶動機(jī)械手接近需要抓取的目標(biāo)放射性物品,最終使得對象輪廓的外接矩形的坐標(biāo)及面積達(dá)到閾值范圍,執(zhí)行抓取動作。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，所述判斷得到位置信息包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，當(dāng)放射性物品的圖像中含有多個放射性物品時，找到多個外接矩形，計算外接矩形的面積從大到小進(jìn)行排序，找到前n個面積對應(yīng)的外接矩形，其中n為放射性物品的數(shù)量，判斷前n個面積的大小，若目標(biāo)放射性物品上粘貼的標(biāo)簽的面積并非是三者當(dāng)中最小的,則認(rèn)為不存在遮擋，控制機(jī)械手直接抓取目標(biāo)放射性物品；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的放射性物品空間劑量自動化檢測方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于機(jī)器視覺自動化識別技術(shù)領(lǐng)域，具體地為一種基于機(jī)器視覺的放射性物品自動化識別方法，該方法包括：對放射性物品上的標(biāo)簽自動識別并夾取，所述標(biāo)簽為大小相同、有別于背景色且顏色不同的正方形標(biāo)簽；將放射性物品測量區(qū)并測量射性物品的輻射數(shù)據(jù)，并根據(jù)輻射數(shù)據(jù)重構(gòu)輻射場，解決退役環(huán)境中的空間劑量率進(jìn)行獲取存在的影響工作人員以及測量獲取的數(shù)據(jù)不足的問題。應(yīng)對核工業(yè)中放射性物品處理的復(fù)雜性和危險性,通過使用機(jī)械手進(jìn)行放射性物品的夾取和測量，提高了夾取的準(zhǔn)確性,極大地提高了工作效率并保障了工作人員的安全。

技術(shù)研發(fā)人員：徐肖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐肖
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6