CN105043254B - 一种服装标牌印制质量自动检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种服装标牌印制质量自动检测方法与装置，所述装置主要包括服装标牌卷自动展开机构、成像系统、标记系统及计算机系统等，在自动展开机构中间位置设置一水平平整台，采用隔光材料对其进行封闭，构成成像区；在装置的后端，设置一标记器，对不合格的印制单元进行标记。检测方法为：先以标牌印制单元在固定方向的外接矩形长、宽尺寸及标牌印制单元图像在卷带中的位置作为合格性判决的必要条件，再以有效检测区内所有独立的连通区相关参数构建的多维向量组，计算与标准模板图像的相似度，作为最终合格性判决条件。本发明可替代人工，快速、自动地实现对服装标牌印制质量进行自动检测，提高服装标牌印制的生产效率和质量。

Description

一种服装标牌印制质量自动检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及纺织、服装工程技术领域，特别是涉及一种服装标牌印制质量自动检测方法与装置。

背景技术

我国已发展成为全球的纺织和和服装产业生产大国。纺织和服装产品作为与消费者密切相关的大宗消费品，各国对该类产品都给予高度的重视，积极制定相关的标准和规范。要求对服装的原料选择、纤维含量、面料印染、色牢度、PH值及甲醛含量进行必须进行标识。要求纺织服装产品标牌进行规范使用。由于服装产业的标牌使用量大，其生产技术质量要求高，标牌印制质量检测成为目前标牌生产厂家急需解决的关键问题。目前，对于自动印制的大卷的标牌产品的质量检测，工作量大，不仅需要检测人员具有丰富的工作经验，并且要求检测工人始终保持高强度的注意力，对于流水线连续的工作的工人，很容易产生视觉疲劳，从而易导致检测效率和检测准确率下降，不可避免地会出现误检和漏检的现象。另一方面，随着世界经济的区域调整和中国经济的产业转型，人工成本也越来越高，采用人工对标牌产品进行质量检测的方法也无法适应目前高速，精准，自动化的生产要求。因此如何提高服装标牌印制质量检测的自动化水平，降低生产成本是我国纺织服装产业面临的迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用人工对服装标牌印制质量进行检测，效率低，缺乏精准性的问题。

为了解决上述问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种服装标牌印制质量自动检测装置，其特征在于，包括服装标牌卷展开机构，所述服装标牌卷展开机构包括供带盘、卷带盘及多个导带轮；服装标牌卷展开机构上靠近卷带盘的一端设有标记器；供带盘与标记器之间设有内部安装成像系统的成像室，所述成像室内设有光源、图像传感器CCD。

优选地，所述成像室底部设有带水平调整机构的可调节平整台，所述带水平调整机构包括四个可调节支撑脚，其中一个可调节支撑脚上设有万象水准泡及红外线划线仪，其它3个可调节支撑脚上各设有一个水平刻度线族的标准板。

优选地，所述服装标牌卷展开机构上靠近供带盘的一端设有纠偏系统。

优选地，所述服装标牌卷展开机构上成像室与标记器之间设有张力控制器。

优选地，所述标记器为一种由计算机控制的打孔系统。

本发明还提供了一种服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，采用上述服装标牌印制质量自动检测装置，具体检测步骤如下：

步骤1）：获取标准的服装标牌印制单元图像作为模板图像，通过图像处理技术，获取模板印制单元图像沿卷带方向的外接矩形，计算其长和宽，并确定其两条相互垂直的中心线位置，建立坐标系；提取外接矩形内的所有独立连通区的几何中心点坐标，计算出所有几何中心点到轴的距离；

步骤2）：将平整台调整水平。根据万象水准泡的指示，调节其可调节支撑脚的倾斜度，直至其与地水平面垂直，然后由划线仪所发出红外线照射在其它三个可调节支撑脚水平刻度线族标准板上，根据红外线照射在水平刻度线族标准板的位置，对各个可调节支撑脚高、低进行调整，直到平整台成水平状态；

步骤3）：将需要检测的服装标牌印制卷带安装于系统的展开机构上；

步骤4）：启动服装标牌卷展开机构；

步骤5）：图像传感器CCD（7）拍摄检测区图像，计算机读取服装标牌印制单元图像；

步骤6）：对获取图像进行阈值分割及边缘提取后，分别沿卷带运动方向及运动的垂直方向，确定其外接矩形及外接矩形在和方向中心线位置，建立坐标系，并以外接矩形所包围的图像区域为本次印制单元的有效检测区；

步骤7）：计算外接矩阵的长和宽及其中心线在卷带的位置；

步骤8）：将本次检测的标牌印记单元与标准的模板图像的外接矩形的长、宽尺寸及其中心线在卷带的位置进行比较，并根据预先设置的误差对被检测印制单元进行判决，若不合格直接转步骤（13），否则，转步骤（9）；

步骤9）：在有效检测区内，检测出印制单元图像的所有独立连通区，确定所有独立连通区的几何中心点坐标，并计算所有独立连通区的面积、周长及连通区几何中心点到轴之间距离，并确定各个连通区参与相似度计算的权重。

步骤10）：将每一个连通区的面积、周长及其几何中心到轴之间距离构建该连通区参数矢量，其中向量元素分别表示第个连通区的周长、面积及其几何中心到轴的距离。

步骤11）将所有连通区的参数矢量按其在检测区的几何位置顺序，构建矢量组，根据预先设计的多维向量加权相似度计算模型，进行相似度计算；

步骤12）：根据所计算出的相似性度，对被检测对象进行合格性判决。若合格，转步骤14），否则转步骤13）；

步骤13）：控制标记器对该印制单元进行标记；

步骤14）：被检测服装标牌卷带是否结束，若没有，则转入步骤5），否则本卷服装标牌印制带检测结束，停机，该卷带检测结束。

优选地，检测前先采集标准服装印制单元的样本图像，并提取其相关特征参数存于计算机中；检测过程中，服装标牌卷展开机构将印制标牌卷连续不断地展开，在其通过成像室时，图像传感器CCD连续不间断地获取展开的卷带图像，并将其传入计算机；计算机对获取的印制标牌图像进行分析后，进行质量合格性判决，对不满足印制要求的服装标牌印制单元由标记器进行标记，供后端处理。

优选地，检测图像与模板图像所对应连通区之间的相似度，是采用面积、周长及其几何中心点到Y轴之距离所构建向量夹角余弦值进行计算；而整个标牌印制单元图像与模板图像的相似度，是采用所有连通区所构建的多维向量加权相似度计算模型进行计算。其中，参与相似性计算连通区的权重依据其在有效检测区内所占面积大小进行分配。

本发明提供了一种服装标牌印制质量自动检测装置及其检测方法，以替代人工，实现快速、自动地对服装标牌印制质量进行检测和标记，提高服装标牌的生产效率和质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（a）本发明提出了一种基于机器视觉和图像处理技术的服装标牌印制质量自动检测装置与方法，以计算机为中心，将服装标牌卷自动展开机构、成像系统、判决与标记等集中于一体，实现整卷连续服装标牌印制单元质量的自动检测，替代人工检测，不仅提高检测效率和准确率，同时还提高提升产业的自动化水平，降低生产成本；

（b）采用机器视觉进行服装标牌印制质量检测，其关键技术就是如何获取印制于柔软材料清晰标牌的图像及合格性有效判决算法。本发明从两个方面来保证获取服装标牌印制单元的成像质量。一是设计了一种水平调节机构，能快速实现检测系统水平调节。二是利用平整准直台、张力控制器、纠偏系统等装置，保证服装标牌印制单平整地通过检测区，同时，采用隔光材料对检测区进行封闭，抑制外部杂光对成像质量的影响，为机器视觉精确获取检测对象的图像提供保证；在检测算法方面，基于标牌印制质量的检测要求，首先要保证标牌印制的大小和位置，本发明首先提出利用其固定方向的外接矩形相关参数进行合格性判决，以保证标牌印制单元的大小和在卷带的印制位置满足质量要求，然后，通过提取有效检测区内所有独立连通区的面积、周长及其几何中心点对外接矩形Y方向中心线的距离，作为与标准模板图像相似性计算的参数，通过所设计的多维向量加权相似度计算模型进行相似性计算，从而实现对其印制质量的最终判决。

附图说明

图1为本发明提供的一种服装标牌印制质量自动检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种服装标牌印制质量自动检测方法的检测示意图；

图3为本发明提供的检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1所示，为本发明提供的一种服装标牌印制质量自动检测装置包括服装标牌卷展开机构，所述服装标牌卷展开机构包括供带盘1、卷带盘14及两个导带轮，导轮一4A和导轮二4B；服装标牌卷展开机构上靠近卷带盘14的一端设有标记器13；供带盘1与标记器13之间设有内部安装成像系统的成像室8（安装在导轮一4A和导轮二4B之间），所述成像室8内设有光源6、图像传感器CCD 7。成像室8底部设有带水平调整机构的可调节平整台5，所述水平调整机构包括四个可调节支撑脚10，其中一个可调节支撑脚10上设有万象水准泡及红外线划线仪11，其它3个可调节支撑脚10上各设有一个水平刻度线族标准板12。服装标牌卷展开机构上靠近供带盘1的一端设有纠偏系统2。服装标牌卷展开机构上成像室8与标记器13之间设有张力控制器15。标记器13为一种由计算机控制的打孔系统，对所检测的不合格标牌印制单元，可由计算机控制标记器在标牌印制单元的某位置进行打孔标记。

检测前先采集标准服装印制单元的样本图像，并提取其相关特征参数存于计算机中。检测过程中，展开机构将印制标牌卷连续不断地展开，并在其通过成像室8时，图像传感器CCD 7连续不间断地获取展开的卷带图像，并将其传入计算机，计算机对获取的印制标牌图像进行分析后，进行质量合格性判决，对不满足印制要求的服装标牌印制单元由标记器13进行标记，供后端处理。

在系统检测前，先由万象水准泡对该可调节支撑脚调至垂直状态，再打开红外划线仪，通过红外线照在刻度线族的位置，调整其它三个可调节支撑脚的高低调节器，使平整台成水平状态。

一种服装标牌印制质量自动检测方法，首先对获取图像进行阈值分割及边缘提取后，分别沿卷带运动方向和与运动的垂直方向，计算其外接矩形及该矩形的中心线，并以两相互垂直的中心线和为坐标轴，建立坐标系，如图2所示。以外接矩形所包围的图像区域为本次印记制单元的有效检测区。在有效检测区内，以印记制单元图像内所有独立连通区的面积、周长及连通区几何中心位置作为服装标牌印制图像与标准的模板图像相似性判决的基本参数。由于在检测区内独立的连通区实际上代表了所印制的图像信息，而其质心的位置，代表了这些独立分布连通区相对位置。

所述的一种服装标牌印制质量自动检测方法，对检测的印记制单元进行合格性判决，分两步进行。先用标牌印制单元的外接矩形的长、宽及方向中心线在卷带的位置进行合格性判决；然后在满足预先设定要求的条件下，再以有效检测区内所检测出的所有连通区，构建的多维向量组，参与相似度计算，其中，第个连通区向量为，其向量元素分别表示第个连通区的周长、面积及其几何中心到轴的距离。检测图像与模板图像所对应连通区之间的相似度，是采用面积、周长及其几何中心点到 轴之距离所构建向量夹角余弦值进行计算；而整个标牌印制单元图像与模板图像的相似度，是采用所有连通区所构建的多维向量加权相似度模型进行计算。其中，连通区的权重依据其在有效检测区内所占面积大小进行分配。

为了说明上述检测方法，假设被检测标牌印制单元图像的外接矩形的长、宽及中心线到卷带上边缘的距离分别为：、和，而标准的模板图像的外接矩形的长、宽尺寸及中心线到卷带上边缘的距离分别为：、和。则可根据公式（1）对标牌印制单元的大小和印制位置的合格性可进行判断。

（1）

即：若满足 则表示标牌印制单元印制图像大小和印制位置满足要求，可以转下一步检测其内部印制质量；否则，若，可直接判断其不合格。在上式中，阈值参数可以根据所需的检测精度预先设定。

对于被检测标牌印制单元内部印制质量的检测，本发明将检测的印制单元图像与标准模板图像进行比较，通过相似度值进行判决。设标准的模板图像中，所检测独立的连通区为个，并且采用一个三维向量组来表示其参与相似度计算连通区参数，其中，第个连通区向量为，其向量元素分别表示第连通区的周长、面积及几何中心到中心线的距离。同理，在中所检测的独立的连通区为个，采用一个三维向量组来表示其参与相似度计算的连通区参数，其中，第个连通区向量为，其向量元素分别表示第连通区的周长、面积及几何中心到中心线的距离。在此，若，则直接判决检测的印制单元与标准模板不相似，否则，采用位置临近原则，来确定检测的印制单元图像与标准模板图像独立连通区的对应关系。其则模板图像和被检测图像对应的第连通区的相似度可采用公式（2）计算：

（2）

根据向量夹角余弦值来衡量的，数值越大说明两个向量的夹角越小，即越相似。对检测标牌印制单元内有多个独立连通区构成的检测区的相似度计算，可在上式的基础上，进行加权求和，如公式（3），计算被检测印制单元图像与标准模板图像的相似度：

（3）

其中：满足关系 ，其大小可以按照所对应向量的重要性来分配。若认为所有向量具有相等的重要性，则其权值相等。在本发明中，考虑到独立的连通区的大小对标牌印制单元印制质量视觉效果差异，我们提出按连通区面积大小来分配其在相似度计算的权重。设某一标牌印制单元由内个独立连通区构成。其面积（在这里是指连通区所包围的像素的个数）分别，则第个连通区所构成的向量的在相似度计算中的权重为：

　　　　　 　　　　　　　（４）

设定两图像相似度阈值为，则把数值超过的，可认为两图像是相似，而小于认为两图像是不相似。

整个检测系统以工程机为核心并采用Windows.7操作系统。系统设备采用电源额定电压是单相220V AC。

在本发明的实施过程中，可采用如下的设备和器材：

（1）计算机：Advantech生产的IPC_5120：CPU：LGA 775 Intel CORE5300/E7400，

内存为 DDRII 800 1G/2G；硬盘为SATA II 250G/500G/1T；光驱为DVD。4U高上架式工控机抗震动驱动器托架设计，可安装3个5.25”和1个3.5”磁盘驱动器。前置USB接口，前置过滤冷却风扇符合最佳的空气流向，友好界面的前置空气过滤装置易于用户维护，可锁式前舱门。

（2）图像传感器CCD 7：CCD型号为HV1303UM，主要参数：分辨率为1280*1024的CMOSCCD；光学尺寸为 1/1.8〞；最高130万像素；最高的水平分辨率为1280；数模转换精度为10bit；45dB的高信噪比（AGC OFF）；可开/关的自动增益控制（AGC），数字增益倍数是：*2、*1、*0.5、*0.25；对于550nm的光源，其灵敏度为：2.1V/Lux-s；可自动跟踪（ATW）/手动设定的黑白电平衡校正方式；可接受24V AC及12V DC两种电源供应。

（3）光学镜头：型号为Computar, H0514-MP，1/2"规格；C接口；5（mm）焦距；光圈（F）：1.4-16C；视角（水平）：65.5°；最近物像距离（m）：0.1；有效口径前（φmm）：27.8，后（φmm）14.8；前置滤光镜螺纹（φM×P=）：43.0×0.75；外形尺寸（直径×深mm）：44.5×45.5。

（4）光源：采用ASB-W-030卤钨光源，灯灯丝尺寸: 1mmx4mm，输入功率: 30 W，输出光: 800 lumens，电流: 2.75 A，色温: 3100°K。光谱强度分布近黑体辐射。220 VAC, 50/60 Hz供电。 并可选用自动远程光纤控制光学照明0.5 amp。

（5）红外线划线仪：其型号HL650-100，光斑形状： 一字线，输出波长：650nm，工作电压：5 V DC，管芯功率：5 mw，尺 寸：Φ20*85单位：(mm) 透 镜：光学镀膜玻璃透镜，激励方式为电激励式激光器，工作介质为半导体激光器，工作方式为连续激光器工作温度为-10℃~75℃（内置冷却系统）。

一种服装标牌印制质量自动检测方法的具体包括以下步骤（流程如图3所示）：

步骤1：获取标准的服装标牌印制单元图像作为模板图像，通过图像处理技术，获取模板印制单元图像沿卷带方向的外接矩形，计算其长和宽，并确定其两条相互垂直的中心线位置，建立坐标系；提取外接矩形内的所有独立连通区的几何中心点坐标，计算出所有几何中心点到轴的距离；

步骤2：将平整台调整水平。根据万象水准泡的指示，调节其可调节支撑脚的倾斜度，直至其与地水平面垂直，然后由划线仪所发出红外线照射在其它三个可调节支撑脚水平刻度线族标准板上，根据红外线照射在水平刻度线族标准板的位置，对各个可调节支撑脚高、低进行调整，直到平整台成水平状态；

步骤3：将需要检测的服装标牌印制卷带安装于系统的展开机构上；

步骤4：启动服装标牌卷展开机构；

步骤5：图像传感器CCD7拍摄检测区图像，计算机读取服装标牌印制单元图像；

步骤6：对获取图像进行阈值分割及边缘提取后，分别沿卷带运动方向及运动的垂直方向，确定其外接矩形及外接矩形在和方向中心线位置，建立坐标系，并以外接矩形所包围的图像区域为本次印制单元的有效检测区；

步骤7：计算外接矩阵的长和宽及其中心线在卷带的位置；

步骤8：将本次检测的标牌印制单元与标准的模板图像的外接矩形的长、宽尺寸及其中心线在卷带的位置进行比较，并根据预先设置的误差对被检测印制单元进行判决，若不合格直接转步骤13，否则，转步骤9；

步骤9：在有效检测区内，检测出印制单元图像的所有独立连通区，确定所有独立连通区的几何中心点坐标，并计算所有独立连通区的面积、周长及连通区几何中心点到之间距离，并确定各个连通区参与相似度计算的权重。

步骤10：将每一个连通区的面积、周长及其几何中心到轴之间距离构建该连通区参数矢量，其中向量元素分别表示第个连通区的周长、面积及其几何中心到轴的距离。

步骤11：将所有连通区的参数矢量按其在检测区的几何位置顺序，构建矢量组，根据预先设计的多维向量加权相似度计算模型，进行相似度计算；

步骤12：根据所计算出的相似性度，对被检测对象进行合格性判决。若合格，转步骤14，否则转步骤13；

步骤13：控制标记器对该印制单元进行标记；

步骤14：被检测服装标牌卷带是否结束，若没有，则转入步骤5，否则本卷服装标牌印制带检测结束，停机，该卷带检测结束。

Claims (7)

1.一种服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，采用服装标牌印制质量自动检测装置，其包括服装标牌卷展开机构，所述服装标牌卷展开机构包括供带盘（1）、卷带盘（14）及多个导带轮；服装标牌卷展开机构上靠近卷带盘（14）的一端设有标记器（13）；供带盘（1）与标记器（13）之间设有内部安装成像系统的成像室（8），所述成像室（8）内设有光源（6）、图像传感器CCD（7）；

具体检测步骤如下：

步骤1）：获取标准的服装标牌印制单元图像作为模板图像，通过图像处理技术，获取模板印制单元图像沿卷带方向的外接矩形，计算其长和宽，并确定其两条相互垂直的中心线位置，建立坐标系；提取外接矩形内的所有独立连通区的几何中心点坐标，计算出所有几何中心点到 轴的距离；

步骤2）：将平整台调整水平，根据万象水准泡的指示，调节其可调节支撑脚的倾斜度，直至其与地水平面垂直，然后由划线仪所发出红外线照射在其它三个可调节支撑脚水平刻度线族的标准板上，根据红外线照射在水平刻度线族标准板的位置，对各个可调节支撑脚高、低进行调整，直到平整台成水平状态；

步骤3）：将需要检测的服装标牌印制卷带安装于系统的服装标牌卷展开机构上；

步骤4）：启动服装标牌卷展开机构；

步骤5）：图像传感器CCD（7）拍摄检测区图像，计算机读取服装标牌印制单元图像；

步骤6）：对获取图像进行阈值分割及边缘提取后，分别沿卷带运动方向及运动的垂直方向，确定其外接矩形及外接矩形在和方向中心线位置，建立坐标系，并以外接矩形所包围的图像区域为本次印制单元的有效检测区；

步骤7）：计算外接矩阵的长和宽及其中心线在卷带的位置；

步骤8）：将本次检测的标牌印制单元与标准的模板图像的外接矩形的长、宽尺寸及其中心线在卷带的位置进行比较，并根据预先设置的误差对被检测印制单元进行判决，若不合格直接转步骤（13），否则，转步骤（9）；

步骤9）：在有效检测区内，检测出印制单元图像的所有独立连通区，确定所有独立连通区的几何中心点坐标，并计算所有独立连通区的面积、周长及连通区几何中心点到轴之间距离，并确定各个连通区参与相似度计算的权重；

步骤10）：将每一个连通区的面积、周长及其几何中心到轴之间距离构建该连通区参数矢量，其中向量元素分别表示第个连通区的周长、面积及其几何中心到轴的距离；

步骤11）将所有连通区的参数矢量按其在检测区的几何位置顺序，构建矢量组，根据预先设计的多维向量加权相似度计算模型，进行相似度计算；

步骤12）：根据所计算出的相似性度，对被检测对象进行合格性判决，若合格，转步骤14），否则转步骤13）；

步骤13）：控制标记器对该印制单元进行标记；

步骤14）：被检测服装标牌卷带是否结束，若没有，则转入步骤5），否则本卷服装标牌印制带检测结束，停机，该卷带检测结束。

2.如权利要求1所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，所述成像室（8）底部设有带水平调整机构的可调节平整台（5），所述水平调整机构包括四个可调节支撑脚（10），其中一个可调节支撑脚（10）上设有万象水准泡及红外线划线仪（11），其它3个可调节支撑脚（10）上各设有一个水平刻度线族的标准板（12）。

3.如权利要求1所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，所述服装标牌卷展开机构上靠近供带盘（1）的一端设有纠偏系统（2）。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，所述服装标牌卷展开机构上成像室（8）与标记器（13）之间设有张力控制器（15）。

5.如权利要求1所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，所述标记器（13）为一种由计算机控制的打孔系统。

6.如权利要求1所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，检测前先采集标准服装印制单元的样本图像，并提取其相关特征参数存于计算机中；检测过程中，服装标牌卷展开机构将印制标牌卷连续不断地展开，在其通过成像室（8）时，图像传感器CCD（7）连续不间断地获取展开的卷带图像，并将其传入计算机；计算机对获取的印制标牌图像进行分析后，进行质量合格性判决，对不满足印制要求的服装标牌印制单元由标记器（13）进行标记，供后端处理。

7.如权利要求1所述的服装标牌印制质量自动检测方法，其特征在于，检测图像与模板图像所对应连通区之间的相似度，是采用面积、周长及其几何中心点到Y轴之距离所构建向量夹角余弦值进行计算；而整个标牌印制单元图像与模板图像的相似度，是采用所有连通区所构建的多维向量加权相似度计算模型进行计算；其中，参与相似性计算连通区的权重依据其在有效检测区内所占面积大小进行分配。