基于视觉的CO_2焊接机器人焊接工艺参数与熔池形态关系的研究中基于视觉的机器人焊接相关理论基础(上）

2.1.1焊接机器人数字图像处理技术发展概况

早在上个世纪中期计算机领域就已经具有一定的水平，人们使用计算机处理图像获取图像信息，便出现了数字图像处理技术。到了60年代初期，数字图像处理技术渐渐发展变成了一门学科。特别在1964年，美国的喷气推进实验室人员使用计算机处理了大批由太空送回地面的图片，获得了巨大的成功，获得了清晰的图像，使得世界广泛的关注数字图像处理技术。此后便在很多领域得到广泛的使用。由于大量的研究与应用，到了70年代图像处理技术在工业检测、生物医学工程、机器人视觉检测、公安司法等很多应用领域受到了广泛关注，而且获得了显著的成果，这导致图像处理技术渐渐变成一门前景广阔、备受关注的新型学科。从70年代中期开始，人们对图像处理技术的研究越来越多越来越深入的，使得它向着更高、更深远的层次发展。80年代至今，很多的领域中都已经广泛的使用这项技术。如农林业部门用遥感图像研究植物的生长情况，进行产量估计。水利部门用遥感图像分析来获取水害等的变化。气象部门用它来分析气象云图，来提升预报的精确度。机械部门使用图像处理技术，图像识别以及特征获取等等。数字图像处理技术在全球飞速的发展，应用领域也更加广泛，它已经成为当今社会的一门不可缺少的技术。

2.1.2图像处理的方法与特点

广义数字图像处理主要包括：图像的预处理、图像的识别以及图像的理解三个方面。图像的预处理主要是为了减小由于拍摄条件而产生的图像缺陷，图像的预处理主要是进行操作像素级，需要大量的处理数据。图像的识别是通过一些数学工具如:小波变换、傅里叶变换等，把图像分割然后对其进行特征分析与提取。它的特点是把图像转换成非图易懂的形式行描述。图像的理解不但描述了图像本身，而且还解释了图像的信息内容，以便于判断图像所表达的信息，图像的理解不仅需要丰富的数字图像处理的知识，而且还需要所研究领域的一些相关理论知识。数字图像处理常用的方法有:图像变换、图像的增强和复原、图像分割、图像描述、图像识别等。

(1)图像变换:因为图像的阵列非常大，若在空间域之中图像处理，所应用到的计算量非常大。所以，一般应用像傅立叶变换、离散的余弦变换、沃尔什变换等各种图像变换的方法，把空间域的图像处理转换成为变换域图像处理，这样不但大大的减少了计算量，而且能够得到更加有效的处理信息。

(2)图像编码压缩:图像的编码压缩技术是通过缩减图像描述的数据量(比特数)，来减少图像处理时间、节省图像的传输以及减小图像所能够占用的存储空间。压缩可以在不失真和允许失真的情况下都可以进行以及获得。在数字图像处理技术中编码发展的最早并且技术较为成熟。焊接机器人