一種化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及工業(yè)產(chǎn)品的檢測(cè)技術(shù)中所使用的智能圖像處理技術(shù)，更具體地是 指用于化纖紙管外觀檢測(cè)中所采用的一種化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 化纖紙管主要用于紡織業(yè)，為高速卷繞或加彈錠子提供基礎(chǔ)保障。其外型幾何尺 寸、圓度、同心度以及外表是否有瑕疵是紙管充當(dāng)中間介質(zhì)時(shí)非常重要的參數(shù)，目前紙管生 產(chǎn)企業(yè)普遍采用人工檢測(cè)的手段，來保證產(chǎn)出的紙管外觀符合質(zhì)量要求。然而，人工檢測(cè)方 法存在以下弊端：
[0003] 1、由于檢測(cè)人員之間主觀判斷標(biāo)準(zhǔn)的不一致，易造成檢測(cè)結(jié)果的不一致；
[0004] 2、由于檢測(cè)人員自身的生理疲勞易造成的產(chǎn)品漏檢、誤檢；
[0005] 3、人力成本逐年上升，人員流動(dòng)性大等因素，導(dǎo)致人工檢測(cè)成本越來越高。
[0006] 本申請(qǐng)人為了解決上述問題，提出了一種化纖紙管外觀檢測(cè)裝置及方法，并于 2015年4月8號(hào)就相關(guān)技術(shù)的提出中國(guó)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?01510161827. 5。該申請(qǐng)較好 地解決了紙管外觀進(jìn)行精確篩選，檢測(cè)出不同性質(zhì)的紙管，并實(shí)時(shí)進(jìn)行分類。適用于紙管外 觀參數(shù)檢測(cè)過程，應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)分類篩選的 目的，提高工作效率，降低勞動(dòng)力的成本。
[0007] 但，在實(shí)際的檢測(cè)應(yīng)用中，如何對(duì)所檢測(cè)后的圖像進(jìn)行處理，以及如何克服傳統(tǒng)的 圖像存在的幾何畸變比較敏感，容易造成拼接結(jié)果不準(zhǔn)確、精確度不高、圖像拼接效果不理 想等問題，是本申請(qǐng)中所面對(duì)和所要解決的問題。
[0008] 圖像的拼接主要是根據(jù)兩幅圖像重疊區(qū)域的相似性來實(shí)現(xiàn)，目前一般有基于區(qū)域 和基于特征的方法，傳統(tǒng)的方法一般都是直接從圖像重疊區(qū)域中對(duì)應(yīng)的像素灰度值或色度 值來進(jìn)行考慮圖像的拼接，這種方法普遍存在拼接時(shí)計(jì)算量大的缺點(diǎn)，而且計(jì)算結(jié)果對(duì)光 照的變化和鏡頭所造成的幾何畸變比較敏感，因此容易造成拼接結(jié)果不準(zhǔn)確、精確度不高、 圖像拼接效果不理想等問題。
[0009] 在基于機(jī)器視覺的化纖紙管外觀檢測(cè)系統(tǒng)中需要將采集到的不同區(qū)域柱面圖像 精確地拼接，以消除重復(fù)采集的區(qū)域，以便后續(xù)的數(shù)字圖像處理和分析、對(duì)所得到的全景圖 像進(jìn)行精確拼接這一難題，是擺在工業(yè)產(chǎn)品的檢測(cè)行業(yè)廠商對(duì)智能圖像處理技術(shù)過程中， 所期待解決的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010] 針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確 處理系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)的圖像處理中，普遍存在在拼接時(shí)計(jì)算量大的缺點(diǎn)，而且計(jì)算結(jié)果對(duì) 光照的變化和鏡頭所造成的幾何畸變比較敏感，容易造成拼接結(jié)果不準(zhǔn)確、精確度不高、圖 像拼接效是不理想等問題。
[0011] 為了完成上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0012] 該化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確拼接處理系統(tǒng)，
[0013] 一種化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
[0014] 一輔助標(biāo)志物，設(shè)置于被檢測(cè)化纖紙管端面；
[0015] 一檢測(cè)攝像機(jī)，該攝像機(jī)對(duì)被檢測(cè)化纖紙管進(jìn)行柱面圖像信號(hào)采集，并將采集后 的圖像信號(hào)輸出到PC機(jī)；
[0016] 一PC機(jī)，內(nèi)嵌置有圖像信號(hào)訓(xùn)練修復(fù)軟件，該P(yáng)C機(jī)提供經(jīng)訓(xùn)練修復(fù)后的采集控制 信號(hào)給檢測(cè)攝像機(jī)；
[0017] 一觸發(fā)器，觸發(fā)器根據(jù)紙管旋轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)，每一個(gè)觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)被檢測(cè) 紙管柱面正對(duì)檢測(cè)攝像機(jī)的一個(gè)區(qū)域，觸發(fā)器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)的上升沿對(duì)應(yīng)到被檢測(cè)紙管 柱面區(qū)域旋轉(zhuǎn)到位的時(shí)刻。
[0018] 所述的輔助標(biāo)志物與被檢測(cè)的化纖紙管具有相關(guān)的直徑且同軸設(shè)置，該輔助標(biāo)志 物設(shè)置的輔助標(biāo)志為黑白格子且與被檢測(cè)的化纖紙管端面圓周被均勻分割份份數(shù)相對(duì)應(yīng)。
[0019] 所述的PC機(jī)根據(jù)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)生成并輸出采集控制信號(hào)，控制攝像機(jī)實(shí)時(shí) 采集被檢測(cè)的化纖紙管柱面對(duì)應(yīng)區(qū)域的圖像信號(hào)。
[0020] 在本實(shí)用新型的化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確處理系統(tǒng)中，由于采用了上述 的技術(shù)方案，將一輔助標(biāo)志物，設(shè)置于被檢測(cè)化纖紙管端面；一檢測(cè)攝像機(jī)，該攝像機(jī)對(duì)被 檢測(cè)化纖紙管進(jìn)行柱面圖像信號(hào)采集，并將采集后的圖像信號(hào)輸出到PC機(jī)；一PC機(jī)，內(nèi)嵌 置有圖像信號(hào)訓(xùn)練修復(fù)軟件，該P(yáng)C機(jī)提供經(jīng)訓(xùn)練修復(fù)后的采集控制信號(hào)給檢測(cè)攝像機(jī)；一 觸發(fā)器，觸發(fā)器根據(jù)紙管旋轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)，每一個(gè)觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)被檢測(cè)紙管柱面正 對(duì)檢測(cè)攝像機(jī)的一個(gè)區(qū)域，觸發(fā)器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)的上升沿對(duì)應(yīng)到被檢測(cè)紙管柱面區(qū)域旋 轉(zhuǎn)到位的時(shí)刻。本實(shí)用新型既能解決傳統(tǒng)的圖像存在的幾何畸變、精確度不高、圖像拼接效 不理想等問題；又較好地解決了對(duì)不同區(qū)域柱全景圖像進(jìn)行精確拼接這一難題，具有圖像 處理精度高、計(jì)算量小、抗干擾能力強(qiáng)和易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型在輔助標(biāo)志物設(shè)置的輔助標(biāo)志示意圖。
[0022] 圖2為本實(shí)用新型的輔助標(biāo)志物與被檢測(cè)的化纖紙管的位置關(guān)系示意圖。
[0023] 圖3為本實(shí)用新型的輔助標(biāo)志邊界示意圖。
[0024] 圖4為本實(shí)用新型的輔助標(biāo)志物與被檢測(cè)的化纖紙管的中心線位置示意圖。
[0025] 圖5為圖4中，中心線在某一個(gè)輔助標(biāo)志上的示意圖。
[0026] 圖6為圖4中，中心線在兩個(gè)輔助標(biāo)志之間的情況，以及將中心線進(jìn)行平移的示意 圖。
[0027] 圖7為本實(shí)用新型化纖紙管外觀檢測(cè)過程中圖像精確處理系統(tǒng)示意框圖。
[0028] 圖8為本實(shí)用新型觸發(fā)信號(hào)波形示意圖。
[0029] 圖9為本實(shí)用新型觸發(fā)信號(hào)采集紙管柱面的原理示意圖。
[0030] 圖10為在本實(shí)用新型中，觸發(fā)信號(hào)的丟失時(shí)波形示意圖。
[0031] 圖11為在本實(shí)用新型中，觸發(fā)信號(hào)的干擾時(shí)波形示意圖。
[0032] 圖12為在本實(shí)用新型中，訓(xùn)練前后的信號(hào)窗口波形示意圖。
[0033] 圖13為被檢測(cè)的化纖紙管相鄰圖像的中心線上輔助標(biāo)志所對(duì)應(yīng)的編碼值示意 圖。
[0034] 圖14為計(jì)算相鄰圖像的起始邊界和結(jié)束邊界編碼值示意圖。
[0035] 圖15為采用本實(shí)用新型系統(tǒng)后圖像拼接示意圖。
[0036]圖16為本實(shí)用新型實(shí)施例中，被檢測(cè)的化纖紙管柱面設(shè)定的觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)分 布示意圖。
[0037] 圖17為本實(shí)用新型實(shí)施例中，輔助標(biāo)志示意圖。
[0038] 圖18為本實(shí)用新型實(shí)施例中，識(shí)別相鄰圖像中心線上的編碼值示意圖。
[0039]圖19為本實(shí)用新型實(shí)施例中，拼接時(shí)起始邊界和結(jié)束邊界的編碼值示意圖。
[0040] 圖20為本實(shí)用新型實(shí)施例中，圖像拼接后的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 如圖1所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)中，輔助標(biāo)志物上的輔助標(biāo)志由豎直方向的m個(gè)格子 組成，其中每個(gè)格子有"黑"和"白"兩種表示方法，對(duì)應(yīng)二進(jìn)制值為" 1"和"0"。輔助標(biāo)志 對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值稱為該輔助標(biāo)志的編碼值。
[0042] 如圖2所示，即可確定其柱面不同區(qū)域的位置。設(shè)紙管20端面直徑為D，周長(zhǎng)為 L，有L=D*JT;設(shè)輔助標(biāo)志物50的輔助標(biāo)志的寬度為w，n是輔助標(biāo)志的個(gè)數(shù)，令w*n=L =D*Jr。將n個(gè)輔助標(biāo)志與紙管20端面圓周對(duì)應(yīng)，也就是端面圓周被均勻分割成n份，每 一個(gè)輔助標(biāo)志對(duì)應(yīng)其中的一份，也對(duì)應(yīng)到紙管柱面的相應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)了柱面的定位，n越大， 對(duì)應(yīng)每個(gè)輔助標(biāo)志的寬度w=D31/n越小，定位精度越高；反之，定位精度越低。然而，輔助 標(biāo)志的寬度w太小反而不利于圖像處理識(shí)別其灰度值，容易出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤。因此實(shí)際應(yīng)用 中一般兼顧定位精度和圖像識(shí)別靈敏度來確定w值。輔助標(biāo)志每個(gè)格子的高度h是人為確 定的，一般令h=w，使得輔助標(biāo)志的每個(gè)格子為一個(gè)正方形，便于進(jìn)行圖像識(shí)別。
[0043] 紙管柱面對(duì)應(yīng)n個(gè)輔助標(biāo)志，每個(gè)輔助標(biāo)志由m個(gè)格子組成，m與n應(yīng)滿足關(guān)系 式2m>n。其中2m=n時(shí)，表示2m種輔助標(biāo)志剛好對(duì)應(yīng)了端面圓周的n個(gè)位置。當(dāng)給定n 時(shí)，應(yīng)選取使2m>n成立的最小的那個(gè)m值。例如，若將紙管柱面均勻分成1000份（n= 1000)，則當(dāng)m= 10時(shí)2W= 1024略大于1000,則該紙管的輔助標(biāo)志由10個(gè)格子（m= 10) 組成最合適。
[0044] 如圖3所示，為了便于區(qū)分輔助標(biāo)志編碼，在識(shí)別輔助編碼的開始位置和結(jié)束位 置設(shè)定了 一組輔助標(biāo)志起始標(biāo)志格子，起始標(biāo)志格子寬w高h(yuǎn)與輔助標(biāo)志的特征相同，也具 有二進(jìn)制的兩種表示方法，即"黑"代表" 1"和"白"代表"〇"。紙管柱面對(duì)應(yīng)n個(gè)輔助標(biāo)志 也會(huì)有n個(gè)起始標(biāo)志格子，一個(gè)起始標(biāo)志格子的數(shù)量不做限定，但是一般以一黑一白兩個(gè) 起始標(biāo)志格子為最佳。
[0045] 輔助標(biāo)志在定位時(shí)具備的容錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。輔助標(biāo)志的圖案由于燈光照射變化、 圖像的形變、表面污損等原因容易引起識(shí)別錯(cuò)誤，在應(yīng)用中可通過輔助標(biāo)志自身對(duì)比度以 及相鄰標(biāo)志之間的編碼特性實(shí)現(xiàn)編碼值的容錯(cuò)和糾錯(cuò)。
[0046] 對(duì)于采集到的每一幅圖像均包含有若干個(gè)輔助標(biāo)志，使其相鄰輔助標(biāo)志的編碼值 呈線性規(guī)律排列。首先，識(shí)別圖像中心線上的輔助標(biāo)志；然后可根據(jù)相鄰輔助標(biāo)志的線性排 列關(guān)系推算出圖像上任意位置的輔助標(biāo)志編碼值。圖像的中心線60是指圖像上到兩鄰邊 距離相等點(diǎn)的集合，如圖4所示。
[0047] 如圖5所示，以中心線為基準(zhǔn)按w寬度和h高度逐個(gè)選取圖像區(qū)域，識(shí)別其灰度 值，大于〇. 5的表示該區(qū)域主要為黑色，其編碼值記為"1" ；小于0. 5的表示該區(qū)域主要為 白色，其編碼值為"0"。如灰度值等于〇. 5,說明中心線位于兩個(gè)輔助標(biāo)志之間且相鄰的格 子顏色不同，如圖6所示。此種情況，則將中心線向左平移0. 5w，重新選取圖像區(qū)域，并識(shí)別 其灰度值。
[0048] 如上所述通過輔助標(biāo)志每個(gè)格子自身的灰度值是可以容許一定區(qū)域顏