CN107218929B - 一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉技术的水松纸折边的检测方法，属于机器视觉检测技术领域，本发明对于水松纸折边的检测精度可达到0.02mm，能够适应不同宽度、不同品种的水松纸检测，具有较为广泛的应用空间。

Description

一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法

技术领域

本发明属于机器视觉检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉技术的水松纸折边的检测方法。

背景技术

水松纸在卷接机上烟支卷接的过程中会出现折边的现象，通过在水松纸两边加上检测装置，如果发现有折边现象，可马上向卷接系统发送报警信号。

目前，现有的检测技术是在水松纸边沿上方安装光纤传感器组。正常情况下，传感器信号照到水松纸上会反射回来，被光纤传感器接收到，如果出现折边现象时，反射的面积会变小，接收到的光强小于设定阈值，就会发送报警信号。但这种方式对于水松纸整体偏移等现象不能很好的判断，且不能定量的分析折边的程度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，该方法采用一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测装置，其包括一个长条形光源、两个图像传感器和计算机控制器，其中，长条形光源平行安装在待检水松纸的下方，两个图像传感器垂直安装在待检水松纸的上方，并分别位于待检水松纸的左右两侧的边缘处；

所述的基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1：利用图像传感器采集模板水松纸和待检水松纸的边缘图像，并将采集到的边缘图像传送到计算机控制器；

步骤2：通过计算机控制器对步骤1所采集到的边缘图像进行灰度化处理，得到灰度图像；

步骤3：通过计算机控制器对灰度图像进行垂直投影，得到投影曲线；

步骤4：利用梯度法对投影曲线进行查找，分别得到模板水松纸和待检水松纸的左、右侧位置信息；

步骤5：对模板水松纸和待检水松纸左、右侧位置信息分别进行比较计算，得到左、右侧位置偏移结果，判断待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离是否在设定的灵敏度范围内；

若：判断结果为待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离不在设定的灵敏度范围内，则判断为待检水松纸折边，向卷接机发送报警信号；

或判断结果为待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离在设定的灵敏度范围，则判断为合格。

优选地，在步骤3中，对灰度化后的图像进行垂直投影的计算公式为：

其中：P_TL[j]为模板水松纸左侧投影曲线；P_TR[j]为模板水松纸右侧投影曲线；Q_TL(i,j)为模板水松纸左侧灰度化后的图像亮度；Q_TR(i,j)为模板水松纸右侧灰度化后的图像亮度；

P_L[j]为待检水松纸左侧投影曲线；P_R[j]为待检水松纸右侧投影曲线；Q_L(i,j)为待检水松纸左侧灰度化后的图像亮度；Q_R(i,j)为待检水松纸右侧灰度化后的图像亮度；Width为图像宽度；Height为图像高度。

优选地，在步骤4中，用梯度法对投影后的曲线进行查找的具体方法为：

对一维数组P_TL[j]按照索引j从左到右递增方向进行搜索，找出其中满足大于设定阈值△对应的索引值S，如果在索引递增方向上紧挨着S后面连续19个索引对应的数组值都满足大于△的条件，则此时的索引值S才能算作水松纸的边缘位置；对一维数组P_L[j]、P_R[j]、P_TR[j]进行同样的操作得到水松纸的边缘位置，其中P_L[j]按照j递增方向搜索，P_R[j]和P_TR[j]按照j递减方向搜索，计算公式如下：

其中，Pos_TL为模板水松纸的左侧位置；Pos_TR为模板水松纸的右侧位置；Pos_L为待检水松纸的左侧位置；Pos_R为待检水松纸的右侧位置。

优选地，在步骤5中，待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离是否在设定的灵敏度范围内的判断公式如下：

|(Pos_L-Pos_TL)-(Pos_R-Pos_TR)|≤(M*C)

其中：C为设定的灵敏度，M为1mm对应的像素数。

本发明所带来的有益技术效果：

相比于之前采用光纤传感器的方式，只能定性的判断，而且容易将水松纸偏移现象当作折边问题造成误判，本发明采用的机器视觉技术能够很好的解决这些问题，还能定量的分析折边程度，具体能精确到0.02mm，极大的提升了效果，满足了需求。

附图说明

图1为图像传感器及光源安装角度图；

图2为模板水松纸左侧和右侧的原始图像示意图。

图3为待检水松纸左侧和右侧的原始图像示意图。

图4为模板水松纸左侧和右侧的灰度化图像示意图。

图5为待检水松纸左侧和右侧的灰度化图像示意图。

图6为模板水松纸左侧和右侧的投影曲线示意图。

图7为待检水松纸左侧和右侧的投影曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，图像传感器垂直安装在待检水松纸上方边缘处，长条形光源平行安装在待检水松纸下方。长条形光源的光从对面打过来，图像采集器拍到的图像中，没被待检水松纸挡到的部分很亮，被挡住的部分，图像亮度降低，这样可以区分出待检水松纸的边缘，得到待检水松纸的左、右侧边缘的位置信息。再将此时待检水松纸左、右侧位置与合格标准的水松纸位置进行比较计算，如果左、右侧合并后的偏移结果在设定的灵敏度范围外，则判断为水松纸折边，反之合格。

如图2和图3所示，采集到的原始图像是彩色图像，先要对其进行灰度化处理，转化成灰度图像，如图4和图5所示，再对灰度化进行垂直投影，得到投影曲线，如图6和图7所示，接着用梯度法对投影曲线查找，获得模板和待检水松纸的左、右侧位置信息，最后对模板和待检的水松纸左右侧位置分别进行比较计算，得到左右侧的位置偏移综合结果，判定可在设定的灵敏度范围内，超出则不合格，发生了折边。

具体步骤如下：

1.对模板和待检的水松纸原始图像进行灰度化后再垂直投影处理，计算公式如下：

其中P_TL[j]、P_TR[j]、Q_TL(i,j)、Q_TR(i,j)分别为模板水松纸左、右侧投影曲线和灰度化后的图像亮度，P_L[j]、P_R[j]、Q_L(i,j)、Q_R(i,j)分别为待检水松纸左、侧线和灰度化后的图像亮度，Width为图像宽度，Height为图像高度。

2.采用梯度法查找水松纸的边缘。对一维数组P_TL[j]按照索引j从左到右递增方向进行搜索，找出其中满足大于设定阈值△对应的索引值S，且在索引递增方向上紧挨着S后面连续19个索引对应的数组值都满足大于△的条件，此时的索引值S才能算作水松纸的边缘位置；对一维数组P_L[j]、P_R[j]、P_TR[j]进行同样的操作得到水松纸的边缘位置，其中P_L[j]按照j递增方向搜索，P_R[j]和P_TR[j]按照j递减方向搜索。计算公式如下：

其中Pos_TL、Pos_TR和Pos_L、Pos_R分别为找到的模板和待检的水松纸左右侧位置。

3.计算模板和待检水松纸左右侧位置的综合结果，判断在设定灵敏度C范围内，则没折边，反之出现了折边。计算公式如下：

|(Pos_L-Pos_TL)-(Pos_R-Pos_TR)|≤(M*C)

其中，M为1mm对应的像素数。

在本例中，水松纸宽度为64mm，图像传感器分辨率为744*480，光学镜头采用8mm的镜头，镜头距离水松纸距离为17mm，此时M＝50，灵敏度C＝1mm，阈值△＝200。按上述步骤计算得到的Pos_TL＝343像素，Pos_TR＝374像素，Pos_L＝477像素，Pos_R＝381像素，|(Pos_L-Pos_TL)-(Pos_R-Pos_TR)|＝127像素，大大超过设定的1mm灵敏度，此时水松纸发生了折边现象，折边程度超过2mm。

本发明提供了一种基于机器视觉技术的水松纸折边的检测方法，对于水松纸折边的检测精度可达到0.02mm，能够适应不同宽度、不同品种的水松纸检测，具有较为广泛的应用空间。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，其特征在于，该方法采用一种基于机器视觉技术的水松纸折边检测装置，其包括一个长条形光源、两个图像传感器和计算机控制器，其中，长条形光源平行安装在待检水松纸的下方，两个图像传感器垂直安装在待检水松纸的上方，并分别位于待检水松纸的左右两侧的边缘处；

所述的基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1：利用图像传感器采集模板水松纸和待检水松纸的边缘图像，并将采集到的边缘图像传送到计算机控制器；

步骤2：通过计算机控制器对步骤1所采集到的边缘图像进行灰度化处理，得到灰度图像；

步骤3：通过计算机控制器对灰度图像进行垂直投影，得到投影曲线；

步骤4：利用梯度法对投影曲线进行查找，分别得到模板水松纸和待检水松纸的左、右侧位置信息；

步骤5：对模板水松纸和待检水松纸左、右侧位置信息分别进行比较计算，得到左、右侧位置偏移结果，判断待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离是否在设定的灵敏度范围内；

若：判断结果为待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离不在设定的灵敏度范围内，则判断为待检水松纸折边，向卷接机发送报警信号；

或判断结果为待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离在设定的灵敏度范围，则判断为合格；

待检水松纸的左、右侧位置的偏移距离是否在设定的灵敏度范围内的判断公式如下：

|(Pos_L-Pos_TL)-(Pos_R-Pos_TR)|≤(M*C)

其中：C为设定的灵敏度，M为1mm对应的像素数；Pos_TL为模板水松纸的左侧位置；Pos_TR为模板水松纸的右侧位置；Pos_L为待检水松纸的左侧位置；Pos_R为待检水松纸的右侧位置。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，其特征在于，在步骤3中，对灰度化后的图像进行垂直投影的计算公式为：

其中：P_TL[j]为模板水松纸左侧投影曲线；P_TR[j]为模板水松纸右侧投影曲线；Q_TL(i,j)为模板水松纸左侧灰度化后的图像亮度；Q_TR(i,j)为模板水松纸右侧灰度化后的图像亮度；

P_L[j]为待检水松纸左侧投影曲线；P_R[j]为待检水松纸右侧投影曲线；Q_L(i,j)为待检水松纸左侧灰度化后的图像亮度；Q_R(i,j)为待检水松纸右侧灰度化后的图像亮度；Width为图像宽度；Height为图像高度。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉技术的水松纸折边检测方法，其特征在于，在步骤4中，用梯度法对投影后的曲线进行查找的具体方法为：

对一维数组P_TL[j]按照索引j从左到右递增方向进行搜索，找出其中满足大于设定阈值△对应的索引值S，如果在索引递增方向上紧挨着S后面连续19个索引对应的数组值都满足大于设定阈值△的条件，则此时的索引值S才能算作水松纸的边缘位置；对一维数组P_L[j]、P_R[j]、P_TR[j]进行同样的操作得到水松纸的边缘位置，其中对P_L[j]按照j递增方向搜索，对P_R[j]和P_TR[j]按照j递减方向搜索，计算公式如下：

其中，Pos_TL为模板水松纸的左侧位置；Pos_TR为模板水松纸的右侧位置；Pos_L为待检水松纸的左侧位置；Pos_R为待检水松纸的右侧位置。