汽車座椅蛇簧掛鉤四種放置狀態圖像識別的研究

潘宇+林筠爍

摘 要：以識別汽車座椅蛇簧掛鉤的四種典型放置狀態為背景，提出一種基于二值圖像求解對象區域頂點坐標與中值線來識別放置狀態的一種算法。

關鍵詞：蛇簧掛鉤;識別放置狀態;頂點坐標;中值線

一、引言

汽車座椅框架焊接的生產現場是以人工遞送蛇簧掛鉤放到座椅框架的固定位置上，電阻焊到一起，這種生產有安全風險，放置位置不準確，工作效率低下等問題。若采用工業攝像頭抓取蛇簧掛鉤圖像識別其放置狀態，以便機械手抓取進給遞送，作業快速準確安全。本文基于MATLAB平臺，設計了一種識別蛇簧掛鉤四種典型放置狀態的處理算法，以實現汽車座椅框架的焊接流水線作業的自動化生產。

二、蛇簧掛鉤四種典型放置狀態識別的總體方案

如圖1所示，蛇簧掛鉤的四種典型放置狀態有【鉤口向下且在左】、【鉤口向下且在右】、【鉤口向上且在左】和【鉤口向上且在右】四種。經觀察，這四種放置狀態相同的是圖像都具有頂點，不同的是頂點在對象區域的位置不同;若在對象區域中部畫一條豎線，則該豎線的長度也不同。因此，將利用這四種放置狀態的頂點P（Xfeature，Ymin）與x坐標中值Xmed，研究識別這四種放置狀態的一種算法。

三、蛇簧掛鉤四種典型放置狀態的圖像識別前期處理

采集20組（共80幅圖像）四種典型放置狀態的圖像樣本，把RGB圖像進行灰度化處理，采用中值濾波去燥，利用最大類間方差法分割圖像，選最佳閾值h-0.025，將圖像轉化為二值圖，如圖2。最后，采用區域填充的圖像分割形態學處理，以利于圖像的識別。

四、蛇簧掛鉤四種典型放置狀態的識別

（一）find函數介紹

find函數是用于二值圖中查詢滿足要求的特征點（像素值不為0）在圖像中位置的函數。其調用格式為：[m，n]=find（BW==1）， m，n需說明：圖像處理中通常以矩陣表示圖像的數據結構，而矩陣中元素的坐標一般是按照（row， col）（即縱坐標，橫坐標）表示。這與笛卡爾坐標系相左。

（二）蛇簧掛鉤四種典型放置狀態識別的算法編程思路

首先，將蛇簧掛鉤所有點的索引找出，轉換為笛卡爾坐標，即找出二值圖中所有像素值不為0（灰度級為白色）的點，對其索引矩陣進行轉置。其次，調用median函數計算出橫坐標x的中值Xmed，再用find函數找出對應橫坐標為Xmed的所有特征點，組合成Xmed線。最后，調用min函數計算出縱坐標y的最小值Ymin（因為索引圖像原點O位于矩陣左上角，蛇簧掛鉤頂點的row值為最小值），再用find函數找出對應縱坐標為Ymin的所有特征點，取出所有特征點的橫坐標x的中值Xfeature，頂點即P（Xfeature，Ymin）。至此，由Xmed線長識別【鉤口向下】和【鉤口向上】兩種狀態，將Xmed與Xfeature比較識別【鉤口在左】和【鉤口在右】兩種狀態，二者綜合，如圖3所示，最終識別出蛇簧掛鉤四種典型狀態。

（三）蛇簧掛鉤鉤口朝向的狀態判定

由圖3可得，【鉤口向下】的Xmed線長度明顯大于【鉤口向上】。因此，求出蛇簧掛鉤對象區域的Xmed線，利用該線上最高點和最低點縱坐標的差得出線長，以Xmed線的長短區分【鉤口向下】和【鉤口向上】兩種狀態。為找到能明顯區分這兩種狀態Xmed線長度的可靠中間值，對80幅樣本圖像的Xmed線長度進行求解運算，并找出了【鉤口向下】的長度最小值272和【鉤口向上】的長度最大值107，由此，將快速識別【鉤口向下】和【鉤口向上】兩種狀態的Xmed線長度取為：190。

圖1四種放置狀態圖

圖2閾值分割（例：a、c）

圖3填充后加中值線（例：a、c）

（四）蛇簧掛鉤鉤口位置的狀態判定

由圖3可得，【鉤口在左】的頂點坐標P（Xfeature，Ymin）在Xmed線左側，【鉤口在右】的頂點坐標P在Xmed線右側。因此，求出蛇簧掛鉤對象區域的頂點坐標P和Xmed線，將P點的橫坐標Xfeature與Xmed進行比較，以此區分【鉤口在左】和【鉤口在右】兩種狀態。對80幅樣本圖像對象區域的頂點坐標P和x中值進行求解并進行比較，當XfeaturexieXmed，蛇簧掛鉤的放置狀態是【鉤口在右】，由此，識別出【鉤口在左】和【鉤口在右】兩種狀態。

五、結論

對蛇簧掛鉤四種典型放置狀態的識別，是通過求區域圖像的頂點坐標P（Xfeature，Ymin）和圖像x中值Xmed綜合比較實現的。測試結果表明，該算法準確可靠，具有應用價值，可使自動化生產快速準確安全。