CN108391847A - 一种基于图像处理的卷烟激光打标系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像处理的卷烟激光打标方法与系统，通过检测传送带上的卷烟图像，得到其形状、位置、移动速度，判断合适的打标时间，结合相应的打标内容，控制多个激光打标头同时打标到卷烟指定位置，完全解决打标不全、漏打问题。采用多激光打标并行工作设置，在有效提升打标速度的同时通过冗余的方法解决工作的稳定性问题。控制系统提供完善的接口，使数据对接非常容易。采用通风道设计，下方吹风，上方吸风，完美解决激光打标产生的有害气体处理问题。

Description

一种基于图像处理的卷烟激光打标系统和方法

技术领域

本发明涉及烟草防伪领域，尤其涉及一种基于图像处理的卷烟激光打标系统和方法。

背景技术

目前，国内卷烟采用专卖制度，烟草零售商店（以下简称“商店”）需要向当地烟草专卖局申请烟草销售资格，取得烟草销售资格（即获取专卖证）后方可向当地烟草专卖局订货，再由烟草专卖局将其订购的烟草商品配送到该商店，商店方可进行烟草销售。

近些年，为了规范市场、防止假烟及便于地域性销售管理，烟草行业基本实现了在卷烟上进行激光打标，即采用激光打标机，利用激光直接透过卷烟玻璃纸直接在卷烟上打标而不损坏卷烟表面的玻璃纸，同时满足了国家烟草专卖局打标到条的要求。采用激光打标技术直接在卷烟包装上标识的字符，可形成永久性标记，无法更改，可唯一标识该卷烟。通过与烟草专卖的信息比较，可有效的控制假烟、地区性串货等行为。

现有的卷烟激光打标系统主要包括传送系统、支架系统、检测探头、激光打标机、控制系统构成，其中传送系统的主要部分是传送带，负责将需打标的卷烟传送到指定打标位置，完成打标后再传送到下一位置（一般是包装线）；检测探头与激光打标机头安装在支架系统上，二者距离接近且基本在同一水平面上，并且与下方传送带的方向平行；控制系统负责处理检测探头信息，若检测探头检测到有卷烟经过探头，则将需打标的数据传输到激光打标机，并控制激光打标机进行打标工作。

在实际应用过程中，我们发现现有的激光打标系统有以下不足：

1、由于激光打标机是接收到检测探头的反馈信息后开始打标，控制系统接收到检测探头的信号后只能得到打标与不打标两种工作方式，而无法控制何时打标，在何处打标，而且无法针对异形卷烟、卷烟歪斜等情况做相应处理，如果传送带上的卷烟出现上述情况，将会出现打标不全、漏打等情况。特别是异形卷烟，极容易有漏打情况发生，于是1条漏打后以后的每条卷烟都有可能有漏打情况。同时由于无法获得卷烟的位置、形状信息，固定的打标格式和打标位置使得每次打到卷烟上的码位置均不同，不仅影响了卷烟外包装的美观，还容易给客户造成操作、管理不严格的印象。

2、目前的烟草激光打标系统无法做到与传送装置的物理分离，即打标系统中传送装置的速度、检测探头位置、激光打标机头的位置都是相对固定的，若传送装置的速度发生变化，则打标系统将无法正常工作。由于卷烟销售具有季节性变化的特点，在销售高峰其传送系统如果需要提速时，烟草打标系统无法正常工作已成为目前烟草行业面临的一个难题。

3、现有的烟草激光打标系统一般采用单激光头工作，冗余性差，一旦故障则整个系统将无法正常工作，延误正常分拣、配送任务。

4、激光打标产生的有害气体处理问题一直没有很好的解决，容易造成空气污染、损害激光头、危害工作人员健康等问题。

5、现有系统的速度提升受制于激光打标机的打标速度，无法适应卷烟高速传送时的打标要求。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于图像处理的卷烟激光打标系统和方法。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种基于图像处理的卷烟激光打标系统，包括摄像机、打标平台、用于检测及控制的计算机系统、支架系统及多个激光打标机；

其中，摄像机与多个激光打标机头固定在支架系统上，打标平台包括用于传输卷烟的传送带，传送带上设置打标区，摄像机的摄像头及多个激光打标机头以指定方向朝向传送带，摄像机通过计算机的视频采集卡连接到计算机系统，计算机系统接收摄像头实时采集的卷烟图像，通过图像边缘检测算法逐帧检测卷烟位置、形状、移动速度、倾斜角，跟踪检测卷烟，计算卷烟到达打标区的时间，并根据卷烟位置、形状、倾斜角、到达打标区时间、相应卷烟的指定打标位置、打标内容生成针对该卷烟的打标图像，预测卷烟进入打标区后的位置，在卷烟进入打标区时，计算机系统将打标图像按照卷烟在打标区的位置进行拆分，将处于激光打标机光线覆盖范围的打标图像发送到对应的激光打标机，并控制接收到打标图像的激光打标机同时并行打标。

其中，还包括有害气体处理装置，有害气体处理装置包括吹风口、吸风口和过滤网；其中，吹风口设置于传送带一侧的下方，吸风口设置于传送带另一侧，且相对吹风口设置，吹风口持续吹风，吸风口持续吸风，形成空气风道，打标区位于空气风道上，以吸收激光打标产生的有害气体。

其中，计算机系统还包括显示屏，用以实时显示状态信息；其中，状态信息包括：显示已打标卷烟的数目、待打码卷烟的数目、工作时间、传送带速度、工作状态是否正常、当前需打标内容，同时包括动态视频图像信息；动态视频图像信息包括由摄像机直接摄入的动态图像、卷烟特征值边缘图像、待打标的图像，屏幕上显示的动态图像由上述三部分内容叠加形成。

其中，每一激光打标机均连接至一多激光头冗余装置，多激光头冗余装置连接至计算机系统；当多个激光打标机其中一个或几个发生故障，则将相应的激光打标机设置为故障，则计算机系统生成的打标图像停止将拆分的打标图像发送到故障的激光打标机。

其中，多激光头冗余装置还用于控制激光打标机定时休息；当激光打标机处于故障或者处于休息状态时，至少保证多个激光打标机其中之一者处于工作状态。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种基于图像处理的卷烟激光打标方法，利用如前述技术方案的卷烟激光打标系统进行卷烟激光打标，该方法的步骤包括：

开启计算机系统、达标平台传送带、摄像机及激光打标机，计算机系统接收需打标的数据，需打标的数据至少包括待打标卷烟数量和打标图像信息；

摄像机在卷烟沿传送带移动时，实时拍摄卷烟图像，计算机系统实时接收连接视频采集卡的摄像机采集的卷烟图像，逐帧检测卷烟图像，根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值；

提取完整矩形边缘特征值，并与预先存储的所有类型卷烟特征值进行校验，得到卷烟位于传送带的具体位置及倾斜角度，同时为其生成一个唯一的GUID以进行标识，并对GUID进行跟踪检测；

通过对图像的逐帧检测及GUID标识，对进入摄像机拍摄范围的每条卷烟进行跟踪，并计算得出移动距离，移动的速度及到达打标区域的时间；

根据激光打标机覆盖范围、打标的内容、打标位置、待打标的卷烟形状、位置、倾斜角度及其到达打标区的时间设置、生成打标图像；其中，若卷烟进入打标区时角度倾斜，通过对打标图像进行旋转、平移、对接，以将打标图像打到卷烟包装的指定位置；

计算机系统根据激光打标机的位置及覆盖范围，将打标图像拆分，并发送到各相应的激光打标机，根据卷烟进入打标范围的时间，控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容。

其中，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的同时，控制空气风道覆盖打标区的有害气体处理装置对激光打标机打印打标图案时产生的有害气体进行吸收处理。

其中，计算机系统接收卷烟图像进行检测卷烟图像时，使用的图像边缘检测算法为基于Hough变换的矩形检测方法和灰度图像的直接Hough变换方法。

其中，在根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值的步骤中，包括步骤：

将计算机系统连续读取至少2帧摄像机拍摄的图像数据；其中，图像数据存储于计算机系统的缓存或存储装置中；图像数据存储时的数据格式为YUV格式，若采用数据格式时需将其他数据格式转换为YUV格式；

若将2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值小于预设容差值，则卷烟相对传送带发生未移动，进入下一步骤；若2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值大于预设容差值，则卷烟相对传送带发生移动，计算机系统提示用户调整卷烟位置，使之相对传送带保持相对静止；

当2帧图像数据Y值相减的差值小于预设容差值时，读取一帧图像数据，通过对灰度图像的直接Hough变换算法检测出图像中存在的矩形，并通过消除伪矩形算法得到卷烟准确的矩形特征值；其中，卷烟的特征值为2个，即矩形的边长a和b；对于异形卷烟，主体结构也为矩形，特征值也为边长a和b；

计算机系统根据检测得到的矩形边缘直线坐标函数，计算出每条边缘对应的图像数据在视频缓存中对应的数据位置，将采集的每一帧图像数据中卷烟边缘对应的图像内存值修改为指定颜色，则卷烟矩形边缘在计算机系统的显示器显示的视频图像中显示；

根据视频图像中绘制出的卷烟矩形边缘，人工校验是否为正确的卷烟边缘，如果正确则将卷烟的矩形特征值即矩形的边长a和b保存到卷烟特征值数据库中；如果不正确则调整视频图像及Hough算法相关参数并重复上述检测过程，直到检测正确为止，将全部不同形状的卷烟特征值保存到特征值数据库中。

其中，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的步骤之后，还包括注销卷烟的GUID，并停止对卷烟跟踪检测的步骤。

区别于现有技术，本发明的基于图像处理的卷烟激光打标方法与系统，满足对传送带上的形状基本固定的物体表面打标要求，特别是烟草包装，可以打标文字、图像、条形码等内容，具有可在确定位置打标、打标速度快、不缺码、不漏码、稳定性高、有害气体排放少等特点，可广泛应用于各种外包装高速打标的要求。同时，该基于图像处理的打标方法也可适用于喷墨、刻化等其它打标方式的需求。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标系统的打标平台的结构示意图；

图3是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标方法的流程示意图；

图4是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标方法的逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参阅图1，图1是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标系统的结构示意图。该系统包括摄像机、打标平台、用于检测及控制的计算机系统、支架系统及多个激光打标机；其中，摄像机与多个激光打标机头固定在支架系统上，打标平台包括用于传输卷烟的传送带，传送带上设置打标区，摄像机的摄像头及多个激光打标机头以指定方向朝向传送带，摄像机通过计算机的视频采集卡连接到计算机系统，计算机系统接收摄像头实时采集的卷烟图像，通过图像边缘检测算法逐帧检测卷烟位置、形状、移动速度、倾斜角，跟踪检测卷烟，计算卷烟到达打标区的时间，并根据卷烟位置、形状、倾斜角、到达打标区时间、相应卷烟的指定打标位置、打标内容生成针对该卷烟的打标图像，预测卷烟进入打标区后的位置，在卷烟进入打标区时，计算机系统将打标图像按照卷烟在打标区的位置进行拆分，将处于激光打标机光线覆盖范围的打标图像发送到对应的激光打标机，并控制接收到打标图像的激光打标机同时并行打标。打标时，打标平台的结构如图2所示。

进一步，还包括有害气体处理装置，所述有害气体处理装置包括吹风口、吸风口和过滤网；其中，所述吹风口设置于所述传送带一侧的下方，吸风口设置于所述传送带另一侧，且相对所述吹风口设置，所述吹风口持续吹风，吸风口持续吸风，形成空气风道，所述打标区位于空气风道上，以吸收激光打标产生的有害气体。

进一步，计算机系统还包括显示屏，用以实时显示状态信息；其中，所述状态信息包括：显示已打标卷烟的数目、待打码卷烟的数目、工作时间、传送带速度、工作状态是否正常、当前需打标内容，同时包括动态视频图像信息；所述动态视频图像信息包括由摄像机直接摄入的动态图像、卷烟特征值边缘图像、待打标的图像，屏幕上显示的动态图像由上述三部分内容叠加形成。

进一步，每一激光打标机均连接至一多激光头冗余装置，所述多激光头冗余装置连接至计算机系统；当多个激光打标机其中一个或几个发生故障，则将相应的激光打标机设置为故障，则计算机系统生成的打标图像停止将拆分的打标图像发送到故障的激光打标机。多激光头冗余装置还用于控制激光打标机定时休息；当激光打标机处于故障或者处于休息状态时，至少保证多个激光打标机其中之一者处于工作状态。

参阅图3，图3是本发明提供的一种基于图像处理的卷烟激光打标方法的流程示意图。该方法的步骤包括：

S110：开启计算机系统、达标平台传送带、摄像机及激光打标机，计算机系统接收需打标的数据，需打标的数据至少包括待打标卷烟数量和打标图像信息。

S120：摄像机在卷烟沿传送带移动时，实时拍摄卷烟图像，计算机系统实时接收连接视频采集卡的摄像机采集的卷烟图像，逐帧检测卷烟图像，根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值。

S130：提取完整矩形边缘特征值，并与预先存储的所有类型卷烟特征值进行校验，得到卷烟位于传送带的具体位置及倾斜角度，同时为其生成一个唯一的GUID以进行标识，并对GUID进行跟踪检测。

S140：通过对图像的逐帧检测及GUID标识，对进入摄像机拍摄范围的每条卷烟进行跟踪，并计算得出移动距离，移动的速度及到达打标区域的时间。

S150：根据激光打标机覆盖范围、打标的内容、打标位置、待打标的卷烟形状、位置、倾斜角度及其到达打标区的时间设置、生成打标图像；其中，若卷烟进入打标区时角度倾斜，通过对打标图像进行旋转、平移、对接，以将打标图像打到卷烟包装的指定位置。

S160：计算机系统根据激光打标机的位置及覆盖范围，将打标图像拆分，并发送到各相应的激光打标机，根据卷烟进入打标范围的时间，控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容。

进一步，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的同时，控制空气风道覆盖打标区的有害气体处理装置对激光打标机打印打标图案时产生的有害气体进行吸收处理。

进一步，计算机系统接收卷烟图像进行检测卷烟图像时，使用的图像边缘检测算法为基于Hough变换的矩形检测方法和灰度图像的直接Hough变换方法。

进一步，在根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值的步骤中，包括步骤：

将计算机系统连续读取至少2帧摄像机拍摄的图像数据；其中，所述图像数据存储于所述计算机系统的缓存或存储装置中；图像数据存储时的数据格式为YUV格式，若采用数据格式时需将其他数据格式转换为YUV格式；

若将2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值小于预设容差值，则卷烟相对传送带发生未移动，进入下一步骤；若2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值大于预设容差值，则卷烟相对传送带发生移动，计算机系统提示用户调整卷烟位置，使之相对传送带保持相对静止；

当2帧图像数据Y值相减的差值小于预设容差值时，读取一帧图像数据，通过对灰度图像的直接Hough变换算法检测出图像中存在的矩形，并通过消除伪矩形算法得到卷烟准确的矩形特征值；其中，卷烟的特征值为2个，即矩形的边长a和b；对于异形卷烟，主体结构也为矩形，特征值也为边长a和b；

计算机系统根据检测得到的矩形边缘直线坐标函数，计算出每条边缘对应的图像数据在视频缓存中对应的数据位置，将采集的每一帧图像数据中卷烟边缘对应的图像内存值修改为指定颜色，则卷烟矩形边缘在计算机系统的显示器显示的视频图像中显示；

根据视频图像中绘制出的卷烟矩形边缘，人工校验是否为正确的卷烟边缘，如果正确则将卷烟的矩形特征值即矩形的边长a和b保存到卷烟特征值数据库中；如果不正确则调整视频图像及Hough算法相关参数并重复上述检测过程，直到检测正确为止，将全部不同形状的卷烟特征值保存到特征值数据库中。

根据不同形状的卷烟，即依次读取特征值数据库中对应的特征值即矩形的边长a和b，设置打标文字起始位置及打标文字方向、字体、大小，并形成预览。

进一步，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的步骤之后，还包括注销卷烟的GUID，并停止对卷烟跟踪检测的步骤。图4是卷烟激光打标方法的逻辑示意图。

本发明的具体实施方式如下：

（1）固定机柜、支架位置，将摄像机安装到支架系统的指定位置，如图1所示。安装激光打标机，使其照射方向指向到指定方向。所述激光打标机安装位置可容纳多个激光打标机，并且可通过固定螺母对激光打标机的位置进行微调。为保证打标效果，多个激光打标机采用直线排列，并保证其中心连线与传送带传送方向垂直。激光打标机最少使用1个，最多使用个数以可将传送带传送区域完全覆盖为宜。

（2）打开摄像机，打开计算机系统，调整摄像机位置并在计算机屏幕上获得图像，调整摄像机焦距、白平衡、色彩、饱和度等，获得满意的图像质量。根据传送带的位置，固定摄像机位置及支架位置，使得传送带图像在屏幕居中位置，传送方向与摄像机屏幕长边方向平行，如图3所示。进行传送带位置设置，同时通过直线边缘检测算法得到传送带的边缘，与人工设置进行校验后保存。通过实际测量，输入摄像机获取的视频图像范围内传送带的实际长度，以确定屏幕上每像素对应的实际尺度。调整进入区边缘线，设置进入区大小，进入区大小需满足任意卷烟包装以在传送带范围内任何角度摆放而不超出该区域。

（3）通过检测及控制软件设置激光打标机个数、编号、位置、覆盖区域，并通过实际测试微调激光头位置和角度，使用多个激光头时，打标区域不能重叠。由于不同型号的激光打标机覆盖范围不同且传送带也各有不同，一般3-4个激光打标机即可覆盖整个传送带区域，故需根据实际情况进行相应设置。完场上述步骤后，系统保存每个打标头的实际打标覆盖范围，如图1所示。

（4）根据传送带具体情况调整吹风口及吸风口的位置，吹风口位于传送带外侧斜下方，吸风口位于传送带外侧斜上方，二者面向相对，形成良好的空气循环，以有效吸收激光打标产生的有害气体。

（5）初始化输入图形特征值，即将待打标的全部卷烟形状依次置入进入区，检测及控制软件通过改进的Hough边缘检测算法及立方体视角变换，得到全部需打标的卷烟形状的特征值并保存。若在实际使用过程中有新的异形卷烟需要打标，需将该异形烟单独置入进入区检测得到其特征值。

具体的，通过实际测量，输入摄像机获取的视频图像范围内传送带的实际长度，以确定屏幕上每像素对应的实际尺度，用表示每像素对应的实际尺度。

在检测及控制软件中设置传送带位置，同时通过Hough变换直线边缘检测算法得到传送带的边缘(，其中a_TB与a_BB分别表示传送带上、下边缘的斜率，由于传送方向与摄像机屏幕长边方向平行，故需调整摄像机及传送带的位置使a_TB与a_BB都无限趋于0，而应为传送带的实际宽度)，进行校验后保存。

调整进入区边缘线，设置进入区大小，进入区大小需满足任意卷烟包装在传送带范围内任何角度摆放而不超出该区域。

（6）设置视频图像采集速度，默认设置为24帧/秒。

（7）设置一般条烟的打标位置，异形烟打标的相对位置。

（8）调整吹风口及吸风口的位置，并设置其吹风与吸风的强度。

以上初始化过程仅需在系统安装初期完成一次，在日后使用过程中若相关部分发生变更也仅需对变更部分初始化即可。

按照上述设定方式对本发明提供的卷烟激光打标系统进行系统预设后，通过本发明提供的基于图像处理的卷烟激光打标方法对卷烟进行激光打标。为提升计算效率及避免由于计算时间过长引发的错误，同时可有效利用目前已普及的多核处理器的计算能力，本发明采用了并行多线程技术：主线程进行图像分析处理及生成需打标的图像，确保在每1/24秒内完成1帧图像所需处理的全部信息；子线程负责接收需打标的图像，并根据多个打标头的设置将其拆分，并负责控制多个打标头进行打标输出。计算机系统具备跳过打标功能，避免由于传送带掉烟、叠烟等异常错误引发的漏打；同时具备单条/包打标功能，即可人工设置需打标信息对单条/包进行打标。传送带速度由视频图像实时计算得到，可消除由于传动带机械原因、电压不稳等造成的传送带速度不均对打标的影响。

区别于现有技术，本发明的基于图像处理的卷烟激光打标方法与系统，满足对传送带上的形状基本固定的物体表面打标要求，特别是烟草包装，可以打标文字、图像、条形码等内容，具有可在确定位置打标、打标速度快、不缺码、不漏码、稳定性高、有害气体排放少等特点，可广泛应用于各种外包装高速打标的要求。同时，该基于图像处理的打标方法也可适用于喷墨、刻化等其它打标方式的需求。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于图像处理的卷烟激光打标系统，其特征在于，包括摄像机、打标平台、用于检测及控制的计算机系统、支架系统及多个激光打标机；

其中，摄像机与多个激光打标机头固定在支架系统上，打标平台包括用于传输卷烟的传送带，传送带上设置打标区，摄像机的摄像头及多个激光打标机头以指定方向朝向传送带，摄像机通过计算机的视频采集卡连接到计算机系统，计算机系统接收摄像头实时采集的卷烟图像，通过图像边缘检测算法逐帧检测卷烟位置、形状、移动速度、倾斜角，跟踪检测卷烟，计算卷烟到达打标区的时间，并根据卷烟位置、形状、倾斜角、到达打标区时间、相应卷烟的指定打标位置、打标内容生成针对该卷烟的打标图像，预测卷烟进入打标区后的位置，在卷烟进入打标区时，计算机系统将打标图像按照卷烟在打标区的位置进行拆分，将处于激光打标机光线覆盖范围的打标图像发送到对应的激光打标机，并控制接收到打标图像的激光打标机同时并行打标。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的卷烟激光打标系统，其特征在于，还包括有害气体处理装置，所述有害气体处理装置包括吹风口、吸风口和过滤网；其中，所述吹风口设置于所述传送带一侧的下方，吸风口设置于所述传送带另一侧，且相对所述吹风口设置，所述吹风口持续吹风，吸风口持续吸风，形成空气风道，所述打标区位于空气风道上，以吸收激光打标产生的有害气体。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的卷烟激光打标系统，其特征在于，所述计算机系统还包括显示屏，用以实时显示状态信息；其中，所述状态信息包括：显示已打标卷烟的数目、待打码卷烟的数目、工作时间、传送带速度、工作状态是否正常、当前需打标内容，同时包括动态视频图像信息；所述动态视频图像信息包括由摄像机直接摄入的动态图像、卷烟特征值边缘图像、待打标的图像，屏幕上显示的动态图像由上述三部分内容叠加形成。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的卷烟激光打标系统，其特征在于，每一激光打标机均连接至一多激光头冗余装置，所述多激光头冗余装置连接至计算机系统；当多个激光打标机其中一个或几个发生故障，则将相应的激光打标机设置为故障，则计算机系统生成的打标图像停止将拆分的打标图像发送到故障的激光打标机。

5.根据权利要求4所述的基于图像处理的卷烟激光打标系统，其特征在于，所述多激光头冗余装置还用于控制激光打标机定时休息；当激光打标机处于故障或者处于休息状态时，至少保证多个激光打标机其中之一者处于工作状态。

6.一种基于图像处理的卷烟激光打标方法，利用如权利要求1-5所述的卷烟激光打标系统进行卷烟激光打标，其特征在于，包括：

开启计算机系统、达标平台传送带、摄像机及激光打标机，计算机系统接收需打标的数据，需打标的数据至少包括待打标卷烟数量和打标图像信息；

摄像机在卷烟沿传送带移动时，实时拍摄卷烟图像，计算机系统实时接收连接视频采集卡的摄像机采集的卷烟图像，逐帧检测卷烟图像，根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值；

提取完整矩形边缘特征值，并与预先存储的所有类型卷烟特征值进行校验，得到卷烟位于传送带的具体位置及倾斜角度，同时为其生成一个唯一的GUID以进行标识，并对GUID进行跟踪检测；

通过对图像的逐帧检测及GUID标识，对进入摄像机拍摄范围的每条卷烟进行跟踪，并计算得出移动距离，移动的速度及到达打标区域的时间；

根据激光打标机覆盖范围、打标的内容、打标位置、待打标的卷烟形状、位置、倾斜角度及其到达打标区的时间设置、生成打标图像；其中，若卷烟进入打标区时角度倾斜，通过对打标图像进行旋转、平移、对接，以将打标图像打到卷烟包装的指定位置；

计算机系统根据激光打标机的位置及覆盖范围，将打标图像拆分，并发送到各相应的激光打标机，根据卷烟进入打标范围的时间，控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容。

7.根据权利要求6所述的基于图像处理的卷烟激光打标方法，其特征在于，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的同时，控制空气风道覆盖打标区的有害气体处理装置对激光打标机打印打标图案时产生的有害气体进行吸收处理。

8.根据权利要求6所述的基于图像处理的卷烟激光打标方法，其特征在于，计算机系统接收卷烟图像进行检测卷烟图像时，使用的图像边缘检测算法为基于Hough变换的矩形检测方法和灰度图像的直接Hough变换方法。

9.根据权利要求8所述的基于图像处理的卷烟激光打标方法，其特征在于，在根据图像边缘检测算法计算卷烟的完整矩形边缘特征值的步骤中，包括步骤：

将计算机系统连续读取至少2帧摄像机拍摄的图像数据；其中，所述图像数据存储于所述计算机系统的缓存或存储装置中；图像数据存储时的数据格式为YUV格式，若采用数据格式时需将其他数据格式转换为YUV格式；

若将2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值小于预设容差值，则卷烟相对传送带发生未移动，进入下一步骤；若2帧YUV格式的图像数据的Y值相减，差值大于预设容差值，则卷烟相对传送带发生移动，计算机系统提示用户调整卷烟位置，使之相对传送带保持相对静止；

当2帧图像数据Y值相减的差值小于预设容差值时，读取一帧图像数据，通过对灰度图像的直接Hough变换算法检测出图像中存在的矩形，并通过消除伪矩形算法得到卷烟准确的矩形特征值；其中，卷烟的特征值为2个，即矩形的边长a和b；对于异形卷烟，主体结构也为矩形，特征值也为边长a和b；

计算机系统根据检测得到的矩形边缘直线坐标函数，计算出每条边缘对应的图像数据在视频缓存中对应的数据位置，将采集的每一帧图像数据中卷烟边缘对应的图像内存值修改为指定颜色，则卷烟矩形边缘在计算机系统的显示器显示的视频图像中显示；

根据视频图像中绘制出的卷烟矩形边缘，人工校验是否为正确的卷烟边缘，如果正确则将卷烟的矩形特征值即矩形的边长a和b保存到卷烟特征值数据库中；如果不正确则调整视频图像及Hough算法相关参数并重复上述检测过程，直到检测正确为止，将全部不同形状的卷烟特征值保存到特征值数据库中。

10.根据权利要求6所述的基于图像处理的卷烟激光打标方法，其特征在于，在控制接收到打标图像的激光打标机并行工作，在卷烟表面打上相应的内容的步骤之后，还包括注销卷烟的GUID，并停止对卷烟跟踪检测的步骤。