本發(fā)明涉及圖像處理，尤其涉及一種基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法。

背景技術(shù)：

1、螺栓連接因其安裝拆卸便捷、經(jīng)濟(jì)性和耐用性等優(yōu)勢(shì)，在土木工程、航空航天以及機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用；然而，螺栓連接可能會(huì)受到外部環(huán)境因素的影響，如溫度變化、地震引發(fā)的震動(dòng)以及強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致的重復(fù)荷載，這些因素都可能導(dǎo)致螺栓松動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)安全構(gòu)成潛在威脅；因此，確保螺栓連接的穩(wěn)定性和可靠性是至關(guān)重要的；隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，基于圖像處理技術(shù)的螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別技術(shù)已成為螺栓松動(dòng)損傷監(jiān)測(cè)的主要方法之一，而基于圖像處理技術(shù)的螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別方法中，螺栓連接節(jié)點(diǎn)中螺栓的定位和螺栓圖像的畸變矯正穩(wěn)定性直接關(guān)系到損傷識(shí)別結(jié)果的效率和可靠性。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)方法針對(duì)于螺栓的識(shí)別，而對(duì)于螺栓在三維空間中的具體定位的研究相對(duì)較少。目前，螺栓圖像的透視矯正技術(shù)主要采用以下幾種方法：一是利用螺栓連接節(jié)點(diǎn)板的四個(gè)角點(diǎn)和單應(yīng)性矩陣原理來(lái)矯正圖像的透視畸變；二是通過(guò)螺栓群中四個(gè)角部螺栓的中心點(diǎn)和單應(yīng)性矩陣原理進(jìn)行圖像透視畸變的矯正；三是針對(duì)單排螺栓連接法蘭節(jié)點(diǎn)中單個(gè)螺栓的方形墊片的四個(gè)角點(diǎn)，結(jié)合單應(yīng)性矩陣原理進(jìn)行圖像畸變的矯正；

3、在上述方式中，基于方形墊片四個(gè)角點(diǎn)的矯正技術(shù)對(duì)螺栓圖像中墊片邊線受到陰影遮擋的情況非常敏感；當(dāng)墊片區(qū)域存在陰影遮擋時(shí)，由于遮擋區(qū)域的灰度梯度相似，圖像處理過(guò)程中這些區(qū)域可能被錯(cuò)誤地識(shí)別為一個(gè)連通域；這不僅阻礙了墊片區(qū)域的準(zhǔn)確識(shí)別和提取，而且顯著降低了螺栓圖像畸變矯正的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響了螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)墊片區(qū)域存在陰影遮擋時(shí)，由于遮擋區(qū)域的灰度梯度相似，圖像處理過(guò)程中這些區(qū)域可能被錯(cuò)誤地識(shí)別為一個(gè)連通域；這不僅阻礙了墊片區(qū)域的準(zhǔn)確識(shí)別和提取，而且顯著降低了螺栓圖像畸變矯正的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響了螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性的技術(shù)問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，

3、包括以下步驟：

4、步驟一、在需要進(jìn)行檢測(cè)的螺栓連接的部位，將一個(gè)方形qr碼緊密地粘貼在對(duì)應(yīng)螺栓的螺桿上，并將信息錄入到qr碼；

5、步驟二、利用攝像機(jī)對(duì)該螺栓連接進(jìn)行攝像，獲得螺栓圖像；

6、步驟三、對(duì)螺栓圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波器去噪聲、轉(zhuǎn)換為灰度圖像，基于otsu方法得到全局最優(yōu)二值分割閾值進(jìn)行圖像二值化；

7、步驟四、刪除小面積、反轉(zhuǎn)、填充空隙，篩選出只包含qr碼的面積部分；

8、步驟五、根據(jù)處理好的灰度圖像，采用canny、hough方法對(duì)螺栓邊緣線進(jìn)行檢測(cè)，并確定四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)；

9、步驟六、根據(jù)四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單應(yīng)性矩陣，進(jìn)行圖像透視矯正。

10、其中，在步驟一中，貼qr碼時(shí)，需要確保qr碼的對(duì)角線長(zhǎng)度小于螺桿直徑。

11、其中，對(duì)螺栓圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波器去噪聲、轉(zhuǎn)換為灰度圖像用于簡(jiǎn)化圖像，減少數(shù)據(jù)量，使圖像更好的突出紋理、輪廓和邊緣線等特征，更容易對(duì)圖像進(jìn)行分割、識(shí)別。

12、其中，基于otsu方法得到全局最優(yōu)二值分割閾值進(jìn)行圖像二值化用于去除圖像中灰度信息，將圖像中灰度信息去除，只保留黑白兩種顏色，使圖像更加清晰，提高圖像處理的效率和速度，同時(shí)也可以減少噪聲和干擾，突出目標(biāo)的形狀和邊緣線。

13、其中，在步驟五中，通過(guò)canny邊緣檢測(cè)算子識(shí)別去噪后的螺栓圖像的邊緣線，hough直線檢測(cè)算子檢測(cè)canny邊緣檢測(cè)算子識(shí)別到的邊緣線中的直線，這些直線即為qr碼的邊緣線。

14、其中，在步驟五中，canny邊緣檢測(cè)算子的閾值取0.75，霍夫變換中rhoresolution取0.7,thetaresolution?取0.65。

15、其中，在步驟五中，確定四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)的具體方式為：

16、由于拍攝圖像在圖像處理之后可能會(huì)出現(xiàn)失真的問(wèn)題，導(dǎo)致上、下、左、右四個(gè)方位出現(xiàn)多條線段，無(wú)法精準(zhǔn)提取出直線方程；

17、因此需要提取檢測(cè)到的qr碼的各方位檢測(cè)到的邊緣直線的端點(diǎn)坐標(biāo)；

18、將提取出的邊緣之間邊緣坐標(biāo)點(diǎn)按照qr碼的上、下、左、右四個(gè)方位進(jìn)行分類；

19、由于端點(diǎn)坐標(biāo)存在x軸坐標(biāo)相同的情況，無(wú)法利用最小二乘法進(jìn)行擬合，因此需判斷端點(diǎn)能否利用最小二乘法對(duì)上、下、左、右分類好的端點(diǎn)在各個(gè)方位各擬合成一條直線：

20、若能，則利用直線方程求出上、下、左、右邊上四條直線相互之間的交點(diǎn)，確定四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)；

21、若不能，則將分類好的點(diǎn)的坐標(biāo)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，再利用最小二乘法進(jìn)行擬合成四條直線，計(jì)算出四條直線相互的交點(diǎn)，最后將交點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，以確定角點(diǎn)坐標(biāo)。

22、本發(fā)明的一種基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，在需要進(jìn)行檢測(cè)的螺栓連接的部位，將一個(gè)方形qr碼緊密地粘貼在對(duì)應(yīng)螺栓的螺桿上，并將信息錄入到qr碼；利用攝像機(jī)對(duì)該螺栓連接進(jìn)行攝像，獲得螺栓圖像；對(duì)螺栓圖像進(jìn)行自適應(yīng)濾波器去噪聲、轉(zhuǎn)換為灰度圖像，基于otsu方法得到全局最優(yōu)二值分割閾值進(jìn)行圖像二值化；刪除小面積、反轉(zhuǎn)、填充空隙，篩選出只包含qr碼的面積部分；根據(jù)處理好的灰度圖像，采用canny、hough方法對(duì)螺栓邊緣線進(jìn)行檢測(cè)，并確定四個(gè)角點(diǎn)的坐標(biāo)；根據(jù)四個(gè)角點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算單應(yīng)性矩陣，進(jìn)行圖像透視矯正；

23、本發(fā)明利用qr碼對(duì)螺栓進(jìn)行精確定位，并通過(guò)qr碼關(guān)聯(lián)的螺栓圖像進(jìn)行畸變矯正，規(guī)避了方形墊片矯正出現(xiàn)的遮擋問(wèn)題；不僅能夠?qū)崿F(xiàn)螺栓的準(zhǔn)確定位，而且為基于圖像處理技術(shù)的螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別提供了準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)墊片區(qū)域存在陰影遮擋時(shí)，由于遮擋區(qū)域的灰度梯度相似，圖像處理過(guò)程中這些區(qū)域可能被錯(cuò)誤地識(shí)別為一個(gè)連通域；這不僅阻礙了墊片區(qū)域的準(zhǔn)確識(shí)別和提取，而且顯著降低了螺栓圖像畸變矯正的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響了螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

2.如權(quán)利要求1所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

7.如權(quán)利要求6所述的基于qr碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于QR碼螺栓定位并實(shí)現(xiàn)螺栓圖像畸變矯正的方法，本發(fā)明利用QR碼對(duì)螺栓進(jìn)行精確定位，并通過(guò)QR碼關(guān)聯(lián)的螺栓圖像進(jìn)行畸變矯正，規(guī)避了方形墊片矯正出現(xiàn)的遮擋問(wèn)題；不僅能夠?qū)崿F(xiàn)螺栓的準(zhǔn)確定位，而且為基于圖像處理技術(shù)的螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別提供了準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)墊片區(qū)域存在陰影遮擋時(shí)，由于遮擋區(qū)域的灰度梯度相似，圖像處理過(guò)程中這些區(qū)域可能被錯(cuò)誤地識(shí)別為一個(gè)連通域；這不僅阻礙了墊片區(qū)域的準(zhǔn)確識(shí)別和提取，而且顯著降低了螺栓圖像畸變矯正的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響了螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：羅鈞,李開(kāi)利,毛更晨,楊浩嵐,張兵兵,侍寶亞,孫毅,鐘永力,晏致濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6