CN110838097A - 一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，本发明主要根据输送带边缘的直线特点来检测输送带边缘，再通过计算边缘与基准线的交点像素坐标的移动来确定输送带偏移距离，对输送带图像进行截图，本发明只处理输送带左边缘和右边缘两个小块区域，大大减少计算量和抗背景干扰；能够对输送带图像先滤波，再采用canny算子检测图像边缘，具有抗噪点干扰、边缘检测精度高等特点；通过输送带边缘方向较固定且变化小的特点筛选出可能的输送带边缘，减少其他边缘的干扰，能适应更多具有其他直线边缘的场景；再利用输送带边缘直线性，计算输送带边缘与标线交点，获得输送带偏移量，并于图像上标出后输出，非常直观。

Description

一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法
技术领域
本发明涉及输送带检测技术领域，具体为一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法。
背景技术
带式输送机的输送带跑偏是输送带运输过程中常见问题，目前的输送带偏移检测主要采用机械式接触测量方法，该类方法具有稳定性差，工作时间过长后容易检测失灵，且无法检测慢速或静止输送带偏移。基于机器视觉的非接触测量方法目前尚处于起步阶段，该类方法具有非接触、不受时间影响、检测精度高，呈现直观等特点。
现有技术中，对拍摄的输送带图像，通过计算像素点局部结构为直线的置信度来（假设图像只有输送带边缘为直线结构）检测输送带边缘，再通过计算输送带边缘的方向角度来确定输送带是否偏移以及偏移量（用偏移角度来衡量），检测的准确性受阈值影响大、不能适应复杂场景、不能检测实际偏移距离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，包括以下步骤：
A、标定：设置第一帧图像为无偏移标准图像，取输送带截图，输送带方向垂直基准线，通过线性差值标定输送带像素偏移量与实际偏移距离的关系，其中，向左偏移为正，向右偏移为负；
B、输入灰度图像，利用Canny算子计算二值化边缘图像；
C、滤除不符合输送带边缘方向的二值化边缘图像；
D、对二值化边缘图像进行Hough变换，提取共点数最多的直线方程系数，该直线可能为输送带边缘；
E、判断该直线上像素点数大于阈值theta，则为输送带边缘，进入步骤F，否则报错“未检测出边缘”；
F、若为输送带边缘，根据步骤D获得的直线方程，计算该直线与基准线的交点横坐标，即为偏移点像素值，进入步骤G；
G、根据步骤A，计算实际偏移量L；
H、进行多帧偏移量局部线性预测；
I、再进行多帧偏移量滤波；
J、输出偏移量。
优选的，所述输送带上设有左边缘和右边缘，所述输送带垂直基准线，所述基准线与边缘交点为基准点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明主要根据输送带边缘的直线特点来检测输送带边缘，再通过计算边缘与基准线的交点像素坐标的移动来确定输送带偏移距离，对输送带图像进行截图，本发明只处理输送带左边缘和右边缘两个小块区域，大大减少计算量和抗背景干扰；能够对输送带图像先滤波，再采用canny算子检测图像边缘，具有抗噪点干扰、边缘检测精度高等特点；通过输送带边缘方向较固定且变化小的特点筛选出可能的输送带边缘，减少其他边缘的干扰，能适应更多具有其他直线边缘的场景；再利用输送带边缘直线性，计算输送带边缘与标线交点，获得输送带偏移量，并于图像上标出后输出，非常直观。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明输送带俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：本发明主要根据输送带边缘的直线特点来检测输送带边缘，再通过计算边缘与基准线的交点（基准点）像素坐标的移动来确定输送带偏移距离。输送带1上设有左边缘2和右边缘3，所述输送带1垂直基准线4，所述基准线4与边缘交点为基准点5。
本发明中，一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，包括以下步骤：
A、标定：设置第一帧图像为无偏移标准图像，取输送带截图，输送带方向垂直基准线，通过线性差值标定输送带像素偏移量与实际偏移距离的关系，其中，向左偏移为正，向右偏移为负；
B、输入灰度图像，利用Canny算子计算二值化边缘图像；
C、滤除不符合输送带边缘方向的二值化边缘图像；
D、对二值化边缘图像进行Hough变换，提取共点数最多的直线方程系数，该直线可能为输送带边缘；
E、判断该直线上像素点数大于阈值theta，则为输送带边缘，进入步骤F，否则报错“未检测出边缘”；
F、若为输送带边缘，根据步骤D获得的直线方程，计算该直线与基准线的交点横坐标，即为偏移点像素值，进入步骤G；
G、根据步骤A，计算实际偏移量L；
H、进行多帧偏移量局部线性预测；
I、再进行多帧偏移量滤波；
J、输出偏移量。
本发明中，图像边缘检测技术中的Canny算子可以被sobel算子、Laplacian算子、Prewitt算子等边缘检测算子代替；Hough变换法的直线检测方法可以被边缘连接法、基于梯度方法等方法代替。
本发明主要根据输送带边缘的直线特点来检测输送带边缘，再通过计算边缘与基准线的交点像素坐标的移动来确定输送带偏移距离，对输送带图像进行截图，本发明只处理输送带左边缘和右边缘两个小块区域，大大减少计算量和抗背景干扰；能够对输送带图像先滤波，再采用canny算子检测图像边缘，具有抗噪点干扰、边缘检测精度高等特点；通过输送带边缘方向较固定且变化小的特点筛选出可能的输送带边缘，减少其他边缘的干扰，能适应更多具有其他直线边缘的场景；再利用输送带边缘直线性，计算输送带边缘与标线交点，获得输送带偏移量，并于图像上标出后输出，非常直观。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、标定：设置第一帧图像为无偏移标准图像，取输送带截图，输送带方向垂直基准线，通过线性差值标定输送带像素偏移量与实际偏移距离的关系，其中，向左偏移为正，向右偏移为负；
B、输入灰度图像，利用Canny算子计算二值化边缘图像；
C、滤除不符合输送带边缘方向的二值化边缘图像；
D、对二值化边缘图像进行Hough变换，提取共点数最多的直线方程系数，该直线可能为输送带边缘；
E、判断该直线上像素点数大于阈值theta，则为输送带边缘，进入步骤F，否则报错“未检测出边缘”；
F、若为输送带边缘，根据步骤D获得的直线方程，计算该直线与基准线的交点横坐标，即为偏移点像素值，进入步骤G；
G、根据步骤A，计算实际偏移量L；
H、进行多帧偏移量局部线性预测；
I、再进行多帧偏移量滤波；
J、输出偏移量。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的输送带偏移测量方法，其特征在于：所述输送带(1)上设有左边缘(2)和右边缘(3)，所述输送带(1)垂直基准线(4)，所述基准线(4)与边缘交点为基准点(5)。
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