[發(fā)明專利]一種用于具有拐角點(diǎn)特征的產(chǎn)品分揀的機(jī)器視覺識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210038518.5
• 申請(qǐng)日: 2012-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN102615052A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭帥;李健;葉豐;施瑋;王志勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B07C5/34
• 分類號(hào): B07C5/34
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺進(jìn)行在線分揀的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在具有拐角點(diǎn)特征的產(chǎn)品分揀現(xiàn)場(chǎng)，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行在線識(shí)別的方法。

背景技術(shù)

分揀作業(yè)是大多數(shù)流水生產(chǎn)線上的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。基于機(jī)器視覺的自動(dòng)分揀與人工分揀作業(yè)相比，高效、準(zhǔn)確，有質(zhì)量保障，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械、食品、醫(yī)藥、化妝品等生產(chǎn)領(lǐng)域。

基于機(jī)器視覺的分揀系統(tǒng)工作時(shí)，待分揀對(duì)象被不斷地送入分揀作業(yè)區(qū)。待分揀對(duì)象是指未被確定是何種產(chǎn)品，將要被執(zhí)行識(shí)別和分揀的產(chǎn)品。待分揀對(duì)象隨著傳送帶進(jìn)入分揀作業(yè)區(qū)，工業(yè)攝像機(jī)在計(jì)算機(jī)的控制下，獲取流水線上包含待分揀對(duì)象的圖像，計(jì)算機(jī)讀入該圖像，通過對(duì)該圖像進(jìn)行處理、分析和判斷，得到流水線上待分揀對(duì)象的特征信息，將該特征信息與事先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的各類已知產(chǎn)品的特征信息相比較，確定待分揀對(duì)象是哪一種產(chǎn)品，最終計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)給分揀執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將待分揀對(duì)象放到指定位置，實(shí)現(xiàn)分揀。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀，首先要求基于機(jī)器視覺的分揀系統(tǒng)能夠識(shí)別出流水線上待分揀對(duì)象是哪種已知產(chǎn)品，主要通過機(jī)器視覺來實(shí)現(xiàn)識(shí)別。現(xiàn)有技術(shù)中，識(shí)別主要有基于模板匹配的方法等。

基于模板匹配的識(shí)別方法過程為：首先獲取已知產(chǎn)品的圖像，作為模板圖像，假設(shè)模板圖像的尺寸為????????????????????????????????????????????????像素×像素。然后，將模板圖像的中心放在像素×像素的待匹配圖像中的一個(gè)像素上，比較模板圖像中每個(gè)像素點(diǎn)和待匹配圖像中被模板圖像覆蓋的那部分圖像的每個(gè)像素點(diǎn)是否一致，得到模板圖像在這個(gè)像素點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)，然后移動(dòng)模板圖像的中心到下一個(gè)像素點(diǎn)，按照同樣的步驟計(jì)算下一個(gè)像素點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)。對(duì)于整幅圖像重復(fù)這一過程，相關(guān)系數(shù)最大的像素點(diǎn)為最佳匹配點(diǎn)，也就是目標(biāo)在圖像中所處的位置。

基于模板匹配的識(shí)別方法的優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)于噪聲和遮擋的不敏感性。但是，由于匹配過程中需要計(jì)算幾乎所有像素點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)，是一個(gè)非常耗時(shí)的工作，計(jì)算開銷十分大。另外，由于目標(biāo)位姿隨機(jī)，造成目標(biāo)在圖像中的方向不能保證完全不變，也給這種方法的識(shí)別帶來困難。

在數(shù)字圖像中，拐角點(diǎn)包含著物體的重要信息，可利用拐角點(diǎn)信息進(jìn)行形狀分析、模式識(shí)別等。專利“基于差別累加值及三點(diǎn)鏈碼差的圖像曲線拐角點(diǎn)檢測(cè)方法”（專利號(hào)：CN101887582B）可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像曲線的拐角點(diǎn)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的計(jì)算量大，難以處理待識(shí)別對(duì)象位姿隨機(jī)情形的問題，本發(fā)明提供一種用于具有拐角點(diǎn)特征的產(chǎn)品分揀的機(jī)器視覺識(shí)別方法。本發(fā)明使用鏈碼來計(jì)算已知產(chǎn)品和待分揀對(duì)象的向量序列，所提取的向量序列具有縮放、旋轉(zhuǎn)不變性，在待分揀對(duì)象位姿隨機(jī)的情況下，仍能夠?qū)崿F(xiàn)正確識(shí)別，匹配算法簡(jiǎn)單。

本發(fā)明方法的技術(shù)方案如下：

一種用于具有拐角點(diǎn)特征的產(chǎn)品分揀的機(jī)器視覺識(shí)別方法，包括以下步驟：

（1）、利用工業(yè)攝像機(jī)對(duì)流水線上的已知產(chǎn)品進(jìn)行拍攝，得到已知產(chǎn)品的圖像，對(duì)圖像進(jìn)行濾波、分割、二值化處理后，得到已知產(chǎn)品的二值圖像，對(duì)二值圖像中已知產(chǎn)品輪廓進(jìn)行八方向Freeman鏈碼編碼得到Freeman鏈碼，其中，是Freeman鏈碼的起始點(diǎn)像素坐標(biāo)，為已知產(chǎn)品輪廓的像素點(diǎn)數(shù)目，為已知產(chǎn)品輪廓上像素點(diǎn)的索引值，為點(diǎn)鏈碼值；

（2）、使用“基于差別累加值及三點(diǎn)鏈碼差的圖像曲線拐角點(diǎn)檢測(cè)方法”檢測(cè)鏈碼中的拐角點(diǎn)，依次為檢測(cè)到的每一個(gè)拐角點(diǎn)設(shè)置拐角點(diǎn)索引值，拐角點(diǎn)索引值從0開始，計(jì)算每個(gè)拐角點(diǎn)的像素坐標(biāo)，記為，其中，為拐角點(diǎn)索引值；

（3）、分別計(jì)算已知產(chǎn)品輪廓的每個(gè)拐角點(diǎn)的歸一化拐角點(diǎn)質(zhì)心距離值、拐角點(diǎn)向前的局部直方圖中最大值對(duì)應(yīng)的Freeman鏈碼值、拐角點(diǎn)的向后直方圖中最大值對(duì)應(yīng)的Freeman鏈碼值，其中，為拐角點(diǎn)索引值。由歸一化拐角點(diǎn)質(zhì)心距離值、拐角點(diǎn)向前的局部直方圖中最大值對(duì)應(yīng)的Freeman鏈碼值、拐角點(diǎn)的向后直方圖中最大值對(duì)應(yīng)的Freeman鏈碼值構(gòu)成一個(gè)已知產(chǎn)品的拐角點(diǎn)特征三維列向量；

（4）、對(duì)由步驟（3）中得到的所有拐角點(diǎn)特征三維列向量進(jìn)行排序，排序后的向量序列作為已知產(chǎn)品向量序列，記為，將已知產(chǎn)品向量序列存儲(chǔ)在用于識(shí)別和分揀控制的計(jì)算機(jī)中，所述的為已知產(chǎn)品的拐角點(diǎn)數(shù)目；