專利名稱：基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速非接觸的竹筒直徑測量方法及其裝置，特別適用于竹材加工企業(yè)各種竹制品生產(chǎn)線上需要檢測其竹筒直徑、且竹筒直徑不均勻、竹筒橫斷面輪廓非圓形的場合。
背景技術(shù)：
我國是竹材資源最為豐富的國家，竹材是短周期可再生資源，近年來我國竹材產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，且開發(fā)了一系列的竹材產(chǎn)品，包括竹膠板、竹層積材、重組竹、竹刨花板、 竹薄木等。在竹材加工業(yè)，多數(shù)竹制品生產(chǎn)過程由竹筒截斷、剖分、粗刨、(蒸煮、炭化、防蟲防霉處理)、干燥、精刨、膠合、精加工等工序組成。為提高竹材綜合利用率，剖分時需根據(jù)竹筒直徑的大小，選擇剖竹機的刀盤(刀片數(shù)不同)，以獲取最優(yōu)的剖分數(shù)。當前竹制品生產(chǎn)過程中，竹筒直徑測量方法常采用手工測量或操作人員目測判斷，前者準確度稍高、速度慢； 后者準確度低、速度快。為避免頻繁更換剖分刀盤，竹筒剖分前根據(jù)直徑大小進行手機分揀，也還有一些生產(chǎn)企業(yè)在竹筒剖分時操作人員測量或目測直徑后選擇剖分刀盤。另因竹材(如毛竹)橫斷面不一定是圓形的，有的竹材橫斷面是圓形的、有的是橢圓的、有的非圓非橢，決定竹筒剖分數(shù)(或剖分刀盤刀片數(shù))的最重要參數(shù)是最小內(nèi)徑，所以不管是手工測量還是目測，精度都較低，由于測量或判斷誤差造成竹材利用率低、生產(chǎn)效率低，造成竹制品生產(chǎn)成本居高不下。另外，竹材加工業(yè)目前除了竹刨花板外幾乎所有生產(chǎn)過程都不僅是斷續(xù)的、非連續(xù)生產(chǎn)線，而且各工序由孤立的生產(chǎn)設備組成、人工操作，屬勞動密集型生產(chǎn)過程。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展、勞動力成本逐年提高，實現(xiàn)竹制品生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型是竹材工業(yè)發(fā)展的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，克服了現(xiàn)有人工測量存在的誤差，大大提高了效率。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，其特征在于，包括以下步驟實現(xiàn)
(1)、通過工業(yè)相機捕獲竹筒橫斷面圖像；
(2)、將所述竹筒橫斷面圖像進行灰度化、降噪、邊緣檢測，識別并提取竹筒橫斷面內(nèi)、 外輪廓；
(3)、利用公式χ,=丄iu·=丄5兄計算出竹筒橫斷面輪廓的圓心(晃,凡)，其 N**M^
中1、兄為竹筒橫斷面內(nèi)外輪廓上每個像素點的坐標，JV為竹筒橫斷面內(nèi)、外輪廓上的像素數(shù)；(4)、取竹筒內(nèi)輪廓上所有縱坐標<JK,的像素點，計算每一點至竹筒內(nèi)輪廓上最遠點的距離分別記為勾知…，再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑；
(5)、取竹筒外輪廓上取所有縱坐標<Λ的像素點，計算每一點至竹筒外輪廓上最遠
點的距離分別為Α，込，…力·，再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量的裝置，可在微型計算機控制下對竹筒橫斷面進行直徑測量，并通過串行通訊口實現(xiàn)數(shù)字量輸出，為實現(xiàn)竹制品自動化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量裝置，其特征在于包括工業(yè)相機以及與該工業(yè)相機連接的工業(yè)控制計算機，所述的工業(yè)相機配備有一光源箱和設于該光源箱內(nèi)的光源；所述工業(yè)相機捕獲置于輸送機上的待測竹筒橫斷面圖像送入所述的工業(yè)控制計算機進行灰度化、降噪、邊緣檢測，然后根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的方法，計算出竹筒直徑。本發(fā)明采用垂直于竹筒橫斷面工業(yè)相機采集竹筒橫斷面圖像，圖像失真變形小， 精度高；通過設計的數(shù)字圖像處理程序自動處理與測量，可通過增加采樣次數(shù)，提高測量精度；非接觸方法測量竹筒直徑，速度快，效率高，便于實現(xiàn)竹材加工自動化；本發(fā)明實現(xiàn)簡單，測量速度快，穩(wěn)定可靠，直徑參數(shù)詳細、精度高。


圖1基于數(shù)字圖像處理技術(shù)竹筒直徑測量方法流程示意圖。圖2是本發(fā)明硬件架構(gòu)示意圖。圖3是工業(yè)相機采集的竹筒橫斷面數(shù)字圖像。圖4處理后的竹筒橫斷面內(nèi)、外輪廓示意圖。圖5處理后的竹筒橫斷面內(nèi)輪廓示意圖。圖6處理后的竹筒橫斷面外輪廓示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。請參照圖1，圖1是基于數(shù)字圖像處理技術(shù)竹筒直徑測量方法流程示意圖。本發(fā)明的一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，其特征在于，包括以下步驟實現(xiàn)
(1)、通過工業(yè)相機捕獲竹筒橫斷面圖像；
(2)、將所述竹筒橫斷面圖像進行灰度化、降噪、邊緣檢測，識別并提取竹筒橫斷面內(nèi)、 外輪廓；
(3)、利用公式X1=丄，凡=丄ΣΛ計算出竹筒橫斷面輪廓的圓心(Jt.,y.)，其
中\(zhòng)、兄為竹筒橫斷面內(nèi)外輪廓上每個像素點的坐標JV力竹筒橫斷面內(nèi)、外輪廓上的像素數(shù)；
(4)、取竹筒內(nèi)輪廓上所有縱坐標<JK,的像素點，計算每一點至竹筒內(nèi)輪廓上最遠點的距離分別記為勾黽…，再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑；
(5)、取竹筒外輪廓上取所有縱坐標< Λ的像素點，計算每一點至竹筒外輪廓上最遠
點的距離分別為AW^…刀《,再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑。請繼續(xù)參照圖2，圖2本發(fā)明硬件架構(gòu)示意圖。圖中輸送機6將待測竹筒送入工業(yè)相機拍攝區(qū)，由光源箱5隔離外界環(huán)境光線的影響，光源箱5內(nèi)的光源3調(diào)節(jié)待測竹筒4橫斷面圖像拍攝所需光源，運行于工業(yè)控制計算機1的竹筒橫斷面圖像抓拍程序，通過USB接口控制與工業(yè)控制計算1電氣連接的工業(yè)相機2拍攝待測竹筒4的橫斷面圖像，如圖3所示，將該圖像送入圖像緩沖區(qū)；啟動竹筒橫斷面圖像處理程序，對圖像進行灰度化、邊緣檢測、降噪、竹筒內(nèi)外輪廓識別與提取，處理后的圖像分別如圖4、5、6所示；然后調(diào)用竹筒直徑測量程序，竹筒直徑測量子程序計算出竹筒橫斷面各直徑參數(shù)，顯示測量結(jié)果并通過串行通訊端口將結(jié)果傳輸給竹筒分揀裝置或竹筒剖分設備的控制系統(tǒng)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，其特征在于，包括以下步驟實現(xiàn)(1)、通過工業(yè)相機捕獲竹筒橫斷面圖像；(2)、將所述竹筒橫斷面圖像進行灰度化、降噪、邊緣檢測，識別并提取竹筒橫斷面內(nèi)、 外輪廓；(3)、利用公式xt =—y_x,IVr-’ y·計算出竹筒橫斷面輪廓的圓心 )，其中v、 為竹筒橫斷面內(nèi)外輪廓N**Ι·，Λ x, y,上每個像素點的坐標，JV為竹筒橫斷面內(nèi)、外輪廓上的像素數(shù)；(4)、取竹筒內(nèi)輪廓上所有縱坐標<y,的像素點，計算每一點至竹筒內(nèi)輪廓上最遠點的距離分別記為勾知…，再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑；(5)、取竹筒外輪廓上取所有縱坐標<λ的像素點，計算每一點至竹筒外輪廓上最遠點的距離分別為力■，再計算出竹筒最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑和平均直徑。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，其特征在于 在步驟(1)前還包括提供一工業(yè)控制計算機與所述的工業(yè)相機通過USB端口電氣連接，提供一光源箱和設于光源箱內(nèi)的光源控制照相光強，并調(diào)整好工業(yè)相機的焦距和光圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法，其特征在于 在所述步驟(5)后，將測量的結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，并通過串行通訊口輸出給一竹筒直徑分揀控制系統(tǒng)或剖分設備控制系統(tǒng)。
4.一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量裝置，其特征在于包括工業(yè)相機以及與該工業(yè)相機連接的工業(yè)控制計算機，所述的工業(yè)相機配備有一光源箱和設于該光源箱內(nèi)的光源；所述工業(yè)相機捕獲置于輸送機上的待測竹筒橫斷面圖像送入所述的工業(yè)控制計算機進行灰度化、降噪、邊緣檢測，然后根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的方法，計算出竹筒直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量裝置，其特征在于 所述的工業(yè)控制計算機和工業(yè)相機是通過USB端口電氣連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量裝置，其特征在于 所述的工業(yè)控制計算機還通過串行通訊口將測量數(shù)據(jù)傳輸給竹筒直徑分揀設備或竹筒剖分機的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的竹筒直徑測量方法及其裝置，其利用工業(yè)相機采集竹筒橫斷面數(shù)字圖像，經(jīng)圖像處理程序進行自動處理，測量得到竹筒的最大外徑、最小外徑、平均外徑、最大內(nèi)徑、最小內(nèi)徑和平均內(nèi)徑，并顯示測量結(jié)果。由于本發(fā)明采用垂直于竹筒橫斷面工業(yè)相機采集竹筒橫斷面圖像，圖像失真變形小，精度高；通過設計的數(shù)字圖像處理程序自動處理與測量，可通過增加采樣次數(shù)，提高測量精度；非接觸方法測量竹筒直徑，速度快，效率高，便于實現(xiàn)竹材加工自動化；本發(fā)明實現(xiàn)簡單，測量速度快，穩(wěn)定可靠，直徑參數(shù)詳細、精度高。
文檔編號G01B11/10GK102269571SQ201110188110
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月6日
發(fā)明者曾欽志, 范琦, 顏志強 申請人:福建農(nóng)林大學