[發明專利]一種基于機器視覺的棒材計數方法

有效

• 申請號: 201410708839.0
• 申請日: 2014-11-30
• 公開（公告）號: CN105718989B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 周曉鋒;吳陽;張宜弛;史海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所;無錫中科泛在信息技術研發中心有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/187;G06T7/62;G06T7/66
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 徐麗;周秀梅

1.一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，包括以下步驟：

通過相機連續采集待計數的棒材斷面圖像，并對采集到的圖像進行預處理，得到二值圖像；

將當前幀的二值圖像與上一幀的二值圖像做比較，計算上一幀棒材的相對位移，為后面所述的棒材匹配做準備；

對二值圖像進行連通域分析，判斷棒材是否有粘連情況，如果有粘連要先進行粘連分割，將所有粘連棒材都分割為單根棒材后重新進行連通域分析，記錄單根棒材的信息并標記單根棒材的重心；

將當前幀棒材的重心坐標與上一幀棒材重心坐標進行比較，根據上述計算的上一幀棒材的相對位移進行棒材匹配并對滿足計數條件的棒材進行計數；

當計數值達到規定的分鋼數時，確定分鋼線位置并等待分鋼機完成初分鋼，然后判斷初分鋼結果是否正確，根據結果進行后續操作；

對棒材進行連通域分析，具體為：

使用OpenCV提供的尋找輪廓函數cvFindContours來對二值圖進行連通域分析，如果目標為未粘連的單根棒材，直接把連通域分析結果保存；如果目標為多根棒材粘連在一起，采用“凹點匹配”對粘連目標進行分割，之后類似上述重新進行連通域分析并判斷是否為粘連棒材，直到把當前幀中所有粘連棒材都分割成單根棒材，保存單根棒材的面積、周長、長寬、重心位置、占空比信息；

所述根據上一幀棒材的相對位移進行棒材匹配并對滿足計數條件的棒材進行計數是指將當前幀棒材的坐標與上一幀棒材坐標進行比較，根據計算的相對位移，采用多次匹配的方法，如果滿足匹配條件，則對應棒材匹配成功，并采用K級置信度容錯機制對棒材進行計數；

所述采用K級置信度容錯機制對滿足條件的棒材進行計數，即當某棒材的置信度權值累計大于閾值K時，才將此棒材納入計數范圍計數，包括以下步驟：

當棒材第一次出現時，設置它的置信度權重為1；對于非第一次出現的棒材，如果上一幀中棒材A與當前幀中棒材B匹配，則按照下述步驟更新棒材B的置信度權重：將A重心橫坐標在當前幀的估計值，即A的重心橫坐標值加上計算得到的相對位移，減去B的重心橫坐標，如果兩者距離，即兩者差的絕對值，小于棒材直徑，則B的置信度權重為A的置信度權重加1；否則，B的置信度權重為A的置信度權重加上兩者距離的倒數；

當某根棒材的置信度權重大于閾值K時，將此棒材納入計數范圍計數。

2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述對采集到的圖像進行預處理包括通過改進的中值濾波平滑圖像，用大律法對圖像進行閾值分割以及形態學處理，得到去除干擾、突出棒材信息的棒材為白色、背景為黑色的二值圖像。

3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述計算上一幀棒材的相對位移是指通過比較當前幀和上一幀棒材的坐標確定上一幀棒材的相對位移，為后面所述的棒材匹配做準備。

4.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述根據二值圖像判斷棒材是否有粘連情況，具體為：

對二值圖像中的白色目標進行連通域分析得到各連通域的面積、周長、長寬、重心位置、占空比信息，與數據庫中單根棒材的信息進行比較，判斷目標是否為多根棒材粘連在一起。

5.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述采用“凹點匹配”對粘連目標進行分割是指首先要找出連通域上的凹點，然后選擇滿足匹配條件的凹點分割粘連棒材，包括以下步驟：

根據連通域分析結果，得到輪廓上所有點的坐標，找出一個最小點集連成一個凸多邊形，使得輪廓上的所有點皆在此多邊形內或此多邊形上，計算所有輪廓上的點的凹度，所述凹度即凹陷程度，是指輪廓上的點到凸多邊形的對應邊的距離，如果凹度在一定范圍內為極大值且大于閾值，則認為此輪廓點為凹點；

通過凹點的數目，凹點的凹度，凹點之間的距離，凹點的連線與兩個凹點夾角的關系等選擇滿足匹配條件的凹點分割粘連棒材。

6.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述確定分鋼線位置以及判斷初分鋼結果是否正確是指當當前幀圖像中累計棒材數達到規定的分鋼數時，停止傳送鏈，確定分鋼線位置并等待分鋼機初分鋼結束后判斷初分鋼結果是否正確。

7.根據權利要求6所述的一種基于機器視覺的棒材計數方法，其特征在于，所述判斷初分鋼結果是否正確是指對分鋼機根據分鋼線位置進行初分鋼的結果進行判斷，如果初分鋼結果錯誤，則重新劃定分鋼線位置并控制分鋼機再次進行初分鋼，直到初分鋼結果正確；控制分鋼機進行最終分鋼，分鋼完成后重新進行下一輪棒材計數及初分鋼結果判斷。