基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法及系统

摘要

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法及系统，该方法包括：获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，将连通域中所有像素对应的方向模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板；对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线；检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。本发明减少了霍夫变换算法的计算量。

权利要求

1.一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法，其特征在于，该方法包括：获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；

对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在方向的值为第一数值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所有像素对应的方向模板中相应方向对应的数值相加，得到该连通域对应的整体方向模板；

对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线；其中，极坐标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐标轴的夹角；

检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线条二值图中线条像素的值为0，其余像素的值为1。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于每个连通域中的每个像素，获取其邻域像素，若邻域像素均是线条像素，则进行邻域像素的扩大，直至邻域像素中存在非线条像素，相应的，方向模板的尺寸也发生改变。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中 的取值范围，具体为：获取整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向对应的角度，该角度结合预设角度偏差确定θ的取值范围。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，折弯线为虚线，基于直线上像素的个数确定折弯线。

6.一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测系统，其特征在于，该系统包括：图像处理模块，用于获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；

对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；

模板获取模块，用于对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在方向的值为第一数值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所有像素对应的方向模板中相应方向对应的数值相加，得到该连通域对应的整体方向模板；

直线检测模块，用于对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线；其中，极坐标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐标轴的夹角；

切口检测模块，用于检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述线条二值图中线条像素的值为0，其余像素的值为1。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，对于每个连通域中的每个像素，获取其邻域像素，若邻域像素均是线条像素，则进行邻域像素的扩大，直至邻域像素中存在非线条像素，相应的，方向模板的尺寸也发生改变。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中 的取值范围，具体为：获取整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向对应的角度，该角度结合预设角度偏差确定θ的取值范围。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，折弯线为虚线，基于直线上像素的个数确定折弯线。

说明书

基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法及系统。

背景技术

[0002] 折弯干涉问题是指金属局部折弯分离位没有切口会导致金属无法折弯，针对该问题，通过对该类金属的钣金展开图进行检测。现在的针对该问题的解决方法主要是通过DNN
和霍夫变换进行检测，但DNN往往需要大量的训练数据和打标签操作，霍夫变换方法简单，
但计算量较大。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

[0004] 第一方面，本发明一个实施例提供了一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法，该方法包括以下具体步骤：

[0005] 获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；

[0006] 对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在方向的值为第一数
值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所有像素对应的方向
模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板；

[0007] 对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线；其中，极坐
标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线
与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐标轴的夹角；

[0008] 检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。

[0009] 进一步地，所述线条二值图中线条像素的值为0，其余像素的值为1。

[0010] 进一步地，对于每个连通域中的每个像素，获取其邻域像素，若邻域像素均是线条像素，则进行邻域像素的扩大，直至邻域像素中存在非线条像素，相应的，方向模板的尺寸
也发生改变。

[0011] 进一步地，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中 的取值范围，具体为：获取整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向对应的
角度，该角度结合预设角度偏差确定θ的取值范围。

[0012] 进一步地，折弯线为虚线，基于直线上像素的个数确定折弯线。

[0013] 第二方面，本发明另一个实施例提供了一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测系统，该系统具体包括：

[0014] 图像处理模块，用于获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；

[0015] 模板获取模块，用于对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在
方向的值为第一数值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所
有像素对应的方向模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板；

[0016] 直线检测模块，用于对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中
的直线；其中，极坐标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐
标系中对应的直线与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐
标轴的夹角；

[0017] 切口检测模块，用于检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。

[0018] 进一步地，所述线条二值图中线条像素的值为0，其余像素的值为1。

[0019] 进一步地，对于每个连通域中的每个像素，获取其邻域像素，若邻域像素均是线条像素，则进行邻域像素的扩大，直至邻域像素中存在非线条像素，相应的，方向模板的尺寸
也发生改变。

[0020] 进一步地，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中 的取值范围，具体为：获取整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向对应的
角度，该角度结合预设角度偏差确定θ的取值范围。

[0021] 进一步地，折弯线为虚线，基于直线上像素的个数确定折弯线。

[0022] 本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明通过预先确定θ的取值范围，减少了霍夫变换算法的计算量，进而提高霍夫变换检测钣金件折弯切口的效率。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅
仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其它附图。

[0024] 图1为本发明实施例中的有折弯切口的示意图。

[0025] 图2为本发明实施例中的无折弯切口的示意图。

具体实施方式

[0026] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法
及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个
实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特
征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

[0027] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

[0028] 本发明的主要目的是，结合钣金件展开图的线段特性，缩小霍夫变换参数空间中θ的范围，减少计算量，提高计算效率。

[0029] 本发明一个实施例提供了一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测方法，该方法包括以下步骤：

[0030] 步骤S1，获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域。

[0031] 当前钣金件的设计多是通过三维建模软件进行，得到三维的钣金结构件后，往往需要对三维模型进行展开操作来得到钣金件展开图，以便用于后续的处理。得到钣金件展
开图后，实施例中通过大津阈值法对钣金件展开图进行二值化处理，提取线条，得到线条二
值图，优选地，线条二值图中线条像素的值为0即线条像素为黑色，其余像素的值为1。

[0032] 步骤S2，对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在方向的值为
第一数值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所有像素对应
的方向模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板。

[0033] 钣金件展开图中的线在人眼看来是一条线，图像空间中最基本的单位是像素，实际上根据图像分辨率和线段粗细的不同，即便是相同的斜率相同的一条线所包含的像素个
数都不同。

[0034] 具体地，实施例中刚开始寻找的邻域像素为8邻域像素，对于每个连通域中的每个像素，若该像素的某一邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在方向的值为第一
数值，否则，方向模板中该邻域像素所在方向的值为第二数值，优选地，实施例中第一数值
为0，第二数值为1。

[0035] 优选地，对于每个连通域中的每个像素，获取其邻域像素，若邻域像素均是线条像素，说明该像素位于直线内部空间，则进行邻域像素的扩大，直至邻域像素中存在非线条像
素；具体地，在已有邻域像素的水平竖直方向均向外扩张一个像素得到新的邻域像素范围，
若扩大前有8个邻域像素，则扩大后新增16个邻域像素；相应的，方向模板的尺寸也发生改
变，若扩大前有8个邻域像素，相应的方向模板中有8个方向，则扩大后方向模板中新增8个
方向，共有16个方向。

[0036] 需要注意，若某一像素进行了邻域像素的扩大，则该像素对应的方向模板为最后一次扩大后得到的方向模板。

[0037] 具体地，将连通域中所有像素对应的方向模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板：将连通域中所有像素对应的方向模板中相应方向对应的数值相加，得到
该连通域对应的整体方向模板。

[0038] 需要注意，得到整体方向模板后，将位于一条直线上的两个方向对应的数值相加，得到的和值为两个方向所在直线对应的得分。

[0039] 步骤S3，对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线；其
中，极坐标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐标系中对应
的直线与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐标轴的夹角。
根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中 的取值范
围，具体为：获取整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向对应的角度，该角度结合预
设角度偏差确定θ的取值范围，即基于预设角度偏差对所述角度进行角度范围扩张，以提高
容错性；优选地，实施例中预设角度偏差为3°，例如，整体方向模板中大于预设阈值的一个
数值所在方向对应的角度的45°，则对应的θ的取值范围为[42°，48°]。需要说明，若整体方
向模板中大于预设阈值的数值有多个，则获取的θ的取值范围也对应有多个。

[0040] 利用霍夫变换算法检测线条二值图中的直线的具体过程本发明不再赘述，需要注意，确定θ的取值范围后，在θ‑r极坐标参数空间中获取的正弦曲线不是完整的正弦曲线。

[0041] 步骤S4，检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯切口的检测。

[0042] 折弯线为虚线，基于直线上像素的个数确定折弯线，具体地：对于检测到的任意两条平行的直线，寻找与所述两条平行的直线相垂直的两条直线，记为垂直直线，统计两条垂
直直线间所述两条平行的直线上的像素的个数，个数明显较少的直线为折弯线。

[0043] 在检测折弯切口前需要先确定该折弯线的延伸方向的外侧是否存在连通域，如果没有连通域，不需要检测折弯切口，如果有连通域，再检测有无折弯切口；如图1和图2所示，
折弯线1需要检测折弯切口，折弯线2不需要检测折弯切口。其中，确定折弯线的延伸方向的
外侧是否存在连通域的方法为：将折弯线两个端点的坐标与折弯线延伸方向上最边缘的两
个端点的坐标进行比较，如果折弯线延伸方向上最边缘的两个端点分别在折弯线两个端点
的两侧，则该折弯外侧存在连通域，需要检测有无折弯切口；否则，说明该折弯线的延伸方
向的外侧不存在连通域，不存在折弯干涉问题。

[0044] 对于需要检测折弯切口的每条折弯线，折弯方向与该折弯线垂直，且折弯方向是指向该折弯线，实施例以图1和图2为例，图中虚线为折弯线，箭头表示折弯线对应的折弯方
向；当折弯线的延伸方向的外侧存在连通域时，获取连通域与折弯线端点所在的与折弯线
垂直的直线的交点，通过检测折弯线端点与所述交点的相对位置关系判断折弯切口的有
无，具体地：当折弯线在图像中是处于行方向时，逐行进行扫描，如图2所示，A点为所述交
点，B点为折弯线端点，若先扫描到所述交点A，则该处不存在折弯切口，有折弯干涉问题；若
同时扫描到所述交点和折弯线的端点，如图1所示，点A和点B重合，则该处存在折弯切口，无
折弯干涉问题；当折弯线在图像中是处于列方向时，逐列进行扫描，若先扫描到所述交点，
则该处不存在折弯切口，有折弯干涉问题，若同时扫描到所述交点和折弯线的端点，则该处
存在折弯切口，无折弯干涉问题。

[0045] 本发明一个实施例还提供了一种基于图像处理的钣金件折弯切口检测系统，该系统包括：

[0046] 图像处理模块，用于获取钣金件展开图，进行二值化处理，提取线条，得到线条二值图；对线条二值图进行连通域分析，得到若干连通域；

[0047] 模板获取模块，用于对于每个连通域中的每个像素，根据该像素的邻域像素是否为线条像素，获取方向模板，若该像素的邻域像素为线条像素，则方向模板中邻域像素所在
方向的值为第一数值，否则，方向模板中邻域像素所在方向的值为第二数值；将连通域中所
有像素对应的方向模板进行叠加整合，得到该连通域对应的整体方向模板；

[0048] 直线检测模块，用于对于每个连通域，根据整体方向模板中大于预设阈值的数值所在方向确定θ‑r极坐标参数空间中θ的取值范围后，利用霍夫变换算法检测线条二值图中
的直线；其中，极坐标系中一点表示图像坐标系中一条直线，r表示极坐标系中点在图像坐
标系中对应的直线与原点间的距离，θ表示极坐标系中点在图像坐标系中对应的直线与坐
标轴的夹角；切口检测模块，用于检测完直线后，确定折弯线，根据折弯线进行钣金件折弯
切口的检测。

[0049] 需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一
些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且
仍然可以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可
能是有利的。

[0050] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本
发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。