本發(fā)明涉及圖像處理。具體涉及一種防電弧服生產(chǎn)用布料智能裁剪方法。

背景技術(shù)：

1、在各類(lèi)電力作業(yè)場(chǎng)景中，防電弧服是保障作業(yè)人員生命安全的關(guān)鍵裝備，其制作工藝?yán)锏牟眉艄ば蛑陵P(guān)重要。目前，防電弧服的裁剪多采用傳統(tǒng)流程，工作人員依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趯?zhuān)業(yè)裁剪軟件設(shè)定刀具裁剪路徑，將防護(hù)服部件形狀、尺寸轉(zhuǎn)化為數(shù)字化指令，再將布料置于裁剪設(shè)備工作臺(tái)，由刀具按預(yù)設(shè)路徑、速度和壓力進(jìn)行切割。

2、然而，防電弧服布料因需具備抗熱、抗電弧性能，質(zhì)地較為厚重，在裁剪過(guò)程中極易出現(xiàn)變形、拉伸或收縮等形變問(wèn)題，若不檢測(cè)形變問(wèn)題，直接進(jìn)行裁剪，容易將存在形變問(wèn)題的布料用于后續(xù)縫制，會(huì)影響防電弧服的質(zhì)量。

3、在裁剪過(guò)程中，傳統(tǒng)的檢測(cè)布料是否存在形變問(wèn)題的方法主要依賴(lài)圖像處理算法，通過(guò)圖像采集設(shè)備獲取布料裁剪前后圖像，利用邊緣檢測(cè)算法識(shí)別布料邊緣輪廓，與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)輪廓對(duì)比判斷是否產(chǎn)生形變。

4、但由于傳統(tǒng)的圖像處理方法易受視角、光照等因素影響，影響形變檢測(cè)的準(zhǔn)確性，例如檢測(cè)布料褶皺時(shí)，不同光照下褶皺陰影會(huì)干擾對(duì)褶皺深度和形狀的判斷。并且由于防電弧服的布料纖維結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面紋理豐富且不規(guī)則，利用傳統(tǒng)的圖像處理方法在識(shí)別邊緣和輪廓時(shí)，這些復(fù)雜紋理容易產(chǎn)生干擾，紋理易被誤判為形變邊緣，導(dǎo)致對(duì)布料形變情況判斷不準(zhǔn)確，影響裁剪精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決在防電弧服布料的裁剪過(guò)程中，由于傳統(tǒng)的圖像處理方法容易受環(huán)境影響，并且防電弧服的布料纖維結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致對(duì)布料形變情況判斷不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響裁剪精度的問(wèn)題。本發(fā)明提出一種防電弧服生產(chǎn)用布料智能裁剪方法，包括：

2、通過(guò)激光掃描獲取防電弧服的待裁剪布料的所有點(diǎn)云，根據(jù)待裁剪布料的所有點(diǎn)云的最小包圍盒與標(biāo)準(zhǔn)布料的所有點(diǎn)云的最小包圍盒的尺寸差異，確定待裁剪布料的整體形變量；

3、通過(guò)所述整體形變量動(dòng)態(tài)設(shè)定待裁剪布料的每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍，基于局部范圍確定局部曲面，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)云的局部形變可能性：

4、；

5、式中，為第個(gè)點(diǎn)云的局部形變可能性，為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的點(diǎn)云總數(shù)，為第個(gè)點(diǎn)云的局部曲面的曲率，是第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均曲率，為第個(gè)點(diǎn)云的法向量，為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)第個(gè)點(diǎn)云的法向量，為和的夾角的余弦值，為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍的點(diǎn)云密度，為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均點(diǎn)云密度，為第個(gè)點(diǎn)云的局部曲面的粗糙程度，為預(yù)設(shè)的曲率差異閾值，為絕對(duì)值符號(hào)；

6、響應(yīng)于根據(jù)所有點(diǎn)云的局部形變可能性對(duì)待裁剪布料是否產(chǎn)生形變的判定結(jié)果，執(zhí)行不同的裁剪策略，以實(shí)現(xiàn)對(duì)防電弧服的待裁剪布料的智能裁剪。

7、上述技術(shù)方案通過(guò)激光掃描獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠全面、準(zhǔn)確地反映布料的三維形狀信息，相較于傳統(tǒng)的二維圖像處理，能避免視角、光照等因素干擾，更精確地獲取布料的實(shí)際形態(tài)。通過(guò)對(duì)比待裁剪布料與標(biāo)準(zhǔn)布料點(diǎn)云最小包圍盒的尺寸差異來(lái)確定整體形變量，為后續(xù)分析布料的形變情況提供了宏觀層面的量化依據(jù)。并且進(jìn)一步地，根據(jù)整體形變量動(dòng)態(tài)設(shè)定每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍，能更靈活地適應(yīng)布料不同區(qū)域的形變情況。并且進(jìn)一步地，基于每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍從微觀層面提取其局部細(xì)節(jié)特征，這些局部細(xì)節(jié)特征是基于布料的三維幾何特征，而非像傳統(tǒng)圖像處理那樣依賴(lài)于圖像灰度和邊緣，能夠更準(zhǔn)確地反映布料的真實(shí)形變情況，有效避免了布料復(fù)雜紋理的干擾，從而提高了對(duì)布料形變判斷的準(zhǔn)確性。并且進(jìn)一步地，根據(jù)局部形變可能性確定布料的形變情況，執(zhí)行不同的裁剪策略，實(shí)現(xiàn)了智能裁剪，提高了防電弧服生產(chǎn)過(guò)程中布料裁剪的準(zhǔn)確性和效率。

8、進(jìn)一步地，動(dòng)態(tài)設(shè)定待裁剪布料的每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍的方法為；

9、計(jì)算每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍的尺寸；

10、，式中，為每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍的尺寸，為待采集布料的所有點(diǎn)云的最小包圍盒的尺寸，為大于0的調(diào)整系數(shù)，為放大系數(shù)，為向上取整符號(hào)，為待裁剪布料的整體形變量，為的閾值，為自然指數(shù)函數(shù)；

11、以每個(gè)點(diǎn)云為中心，按照每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍的尺寸確定每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍。

12、上述技術(shù)方案從材料力學(xué)和幾何變形角度出發(fā)，考慮到防電弧服布料作為柔性材料，整體形變與局部形變緊密相關(guān)，通過(guò)整體形變量的大小動(dòng)態(tài)設(shè)定每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍大小，既能靈活控制整體形變量對(duì)局部范圍的影響程度，又能確保局部范圍設(shè)置的合理性。

13、進(jìn)一步地，根據(jù)所有點(diǎn)云的局部形變可能性對(duì)待裁剪布料是否產(chǎn)生形變的判定結(jié)果包括：響應(yīng)于每個(gè)點(diǎn)云的局部形變可能性和預(yù)設(shè)的局部形變可能性閾值的比較結(jié)果，確定所有點(diǎn)云中是否存在疑似形變點(diǎn)云；若不存在疑似形變點(diǎn)云，判定待裁剪布料未產(chǎn)生形變；若存在疑似形變點(diǎn)云，對(duì)所有疑似形變點(diǎn)云進(jìn)行聚類(lèi)，得到多個(gè)聚類(lèi)簇，將每個(gè)聚類(lèi)簇的所在區(qū)域作為一個(gè)疑似形變區(qū)域；

14、若所有疑似形變區(qū)域在待裁剪布料的面積占比大于預(yù)設(shè)的面積占比閾值，判定待裁剪布料產(chǎn)生形變，所有疑似形變區(qū)域確定為形變區(qū)域；若所有疑似形變區(qū)域在待裁剪布料的面積占比不大于預(yù)設(shè)的面積占比閾值，判定待裁剪布料未產(chǎn)生形變，待裁剪布料不存在形變區(qū)域。

15、上述技術(shù)方案通過(guò)依次遞進(jìn)的形變判斷策略，首先定位潛在問(wèn)題區(qū)域，為后續(xù)分析明確方向，接著對(duì)疑似形變點(diǎn)云聚類(lèi)并依據(jù)面積占比判定整體形變，兼顧了局部細(xì)節(jié)與整體狀態(tài)，全面準(zhǔn)確地把握布料形變情況，最終為制定裁剪策略提供直接依據(jù)，讓裁剪能依據(jù)布料實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，保證了裁剪質(zhì)量。

16、進(jìn)一步地，點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均曲率和點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均點(diǎn)云密度是按照如下方法確定的：

17、獲取第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的個(gè)點(diǎn)云各自的局部曲面的曲率，計(jì)算個(gè)點(diǎn)云的所有局部曲面的曲率的均值，作為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均曲率；

18、獲取第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的個(gè)點(diǎn)云各自的局部范圍的點(diǎn)云密度，計(jì)算個(gè)點(diǎn)云的所有局部范圍的點(diǎn)云密度的均值，作為第個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的平均點(diǎn)云密度。

19、進(jìn)一步地，基于局部范圍確定局部曲面的方法為：

20、利用曲面擬合技術(shù)對(duì)每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的所有點(diǎn)云進(jìn)行曲面擬合，得到該點(diǎn)云的局部曲面。

21、進(jìn)一步地，確定待裁剪布料的整體形變量的方法為：

22、根據(jù)待裁剪布料的所有點(diǎn)云的最小包圍盒與標(biāo)準(zhǔn)布料的所有點(diǎn)云的最小包圍盒的尺寸差異，計(jì)算待裁剪布料在長(zhǎng)度方向的形變率、寬度方向的形變率和高度方向的形變率；

23、計(jì)算待裁剪布料的整體形變量：

24、

25、式中，為待裁剪布料的整體形變量，、、分別為待裁剪布料在長(zhǎng)度、寬度、高度方向上的形變權(quán)重。

26、上述技術(shù)方案全面考慮了布料在三維空間中的變形情況，并且基于布料的材質(zhì)的受力特性分析，引入了布料在不同方向上的形變權(quán)重，能夠更準(zhǔn)確地反映布料的真實(shí)變形狀態(tài)，避免因忽略某一方向的形變而導(dǎo)致對(duì)整體形變判斷不準(zhǔn)確。

27、進(jìn)一步地，確定所有點(diǎn)云中是否存在疑似形變點(diǎn)云的方法為：

28、預(yù)設(shè)局部形變可能性閾值；

29、若某個(gè)點(diǎn)云的局部形變可能性大于局部形變可能性閾值，將該點(diǎn)云作為疑似形變點(diǎn)云，若某個(gè)點(diǎn)云的局部形變可能性不大于局部形變可能性閾值，將該點(diǎn)云作為正常點(diǎn)云。

30、進(jìn)一步地，執(zhí)行不同的裁剪策略的方法為：

31、若待裁剪布料產(chǎn)生形變，調(diào)整裁剪路徑以避讓形變區(qū)域；若待裁剪布料未產(chǎn)生形變，執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的裁剪路徑。

32、進(jìn)一步地，局部曲面的粗糙程度的確定方法為：

33、計(jì)算每個(gè)點(diǎn)云的局部范圍內(nèi)的所有點(diǎn)云到該點(diǎn)云的局部曲面的歐氏距離的方差，將該方差作為該點(diǎn)云的局部曲面的粗糙程度。

34、進(jìn)一步地，待裁剪布料在長(zhǎng)度、寬度、高度方向上的形變權(quán)重的獲取方法為：

35、預(yù)先準(zhǔn)備與待裁剪布料相同材質(zhì)的布料樣本，對(duì)布料樣本分別在長(zhǎng)度、寬度、高度方向上施加不同的拉力，記錄每個(gè)拉力下產(chǎn)生的形變量；

36、利用曲線擬合技術(shù)得到布料樣本在每個(gè)方向上的拉力與形變量的關(guān)系曲線，基于關(guān)系曲線獲取布料樣本在每個(gè)方向上的平均形變量變化率和平均拉力變化率之比，作為布料樣本在每個(gè)方向上的拉伸敏感度，將各個(gè)方向上的拉伸敏感度之和作為總拉伸敏感度；

37、將布料樣本在長(zhǎng)度、寬度、高度方向上的拉伸敏感度和總拉伸敏感度之比，分別作為待裁剪布料在長(zhǎng)度、寬度、高度方向上的形變權(quán)重。

38、上述技術(shù)方案考慮到不同材質(zhì)的防電弧服布料，其纖維結(jié)構(gòu)和編織方式不同，各方向的拉伸性能也存在差異，通過(guò)對(duì)相同材質(zhì)布料樣本進(jìn)行拉力測(cè)試，能夠深入了解待裁剪布料在不同方向上的拉伸特性，從本質(zhì)上基于布料的物理特性來(lái)確定形變權(quán)重，使后續(xù)整體形變量的計(jì)算更能反映布料的實(shí)際形變情況。

39、本發(fā)明具有以下效果：

40、本發(fā)明運(yùn)用激光掃描獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)圖像處理易受視角、光照影響以及布料復(fù)雜紋理干擾的弊端，借由多維度點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析，采用先整體后局部的方法，基于布料的三維幾何特征對(duì)布料的真實(shí)形變情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，避免了布料復(fù)雜紋理的干擾，從而提高了對(duì)布料形變判斷的準(zhǔn)確性，并根據(jù)準(zhǔn)確的形變判斷結(jié)果調(diào)整裁剪路徑，提高了裁剪精度。