[發明專利]一種鋼卷噴印標記故障診斷系統

在審

• 申請號: 202110203628.1
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112926563A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 樊松;程萬勝;馬龍鑫
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: G06K9/20
• 分類號: G06K9/20;G06K9/32;G06K9/34;G06K9/36;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 鞍山順程商標專利代理事務所(普通合伙) 21246
• 代理人: 范偉琪

1.一種鋼卷噴印標記故障診斷系統，其特征在于，包括光源控制系統、圖像采集系統和圖像處理系統，其中，光源控制系統包括亮度調節單元和波長調節單元，使被采集噴印標記的亮度和對比度適中；圖像采集系統中設有工業相機，包括相機視角調整單元、圖像采集單元和圖像傳輸單元，圖像采集單元采集鋼卷曲面噴的標記信息并經圖像傳輸單元發送至圖像處理系統；所述圖像處理系統中包括圖像預處理單元、興趣區域提取單元、標記識別單元、標記故障診斷單元和輸出顯示單元，其中：

所述圖像預處理單元用于將采集的彩色圖像變換為黑白圖像、對黑白圖像進行降噪處理、對曲面圖像采用圓柱展開法矯正為平面圖像，圓柱展開法在多行字符情況下可有效避免行字符分割錯誤；

所述興趣區域提取單元用于將圖中有用的標記信息與背景信息進行分離，并將分離出的標記信息進行分割，使分割后的每個區域只包含一個標記信息；

所述標記識別單元首先將提取出的不同分辨率的圖像，歸一化為統一分辨率，然后采用針對噴印鋼卷標記預訓練好的深度學習網絡對所采集的圖像樣本進行分類識別；

所述標記故障診斷單元可診斷噴印標記與生產計劃一致性故障和噴印標記生產質量故障；通過對扭曲度、缺失度和粘連度設定上下限值，根據每種情況單獨做出超限報警；

所述輸出顯示單元通過網絡將標記診斷結果信息傳送至數據庫、上位機或者移動終端中進行顯示。

2.根據權利要求1所述的一種鋼卷噴印標記故障診斷系統，其特征在于，所述分割的方法在矯正后的平面圖像上進行逐行掃描，將每行圖像上擁有的黑色像素進行求和作為該行的信息統計量，并將統計量超過固定閾值的區域確定為標記所在行范圍，并提取該范圍圖像作為行分割圖像，然后對行分割圖像進行列掃描，將每列圖像上擁有的黑色像素進行求和作為該列的信息統計量，并將統計量超過固定閾值的區域確定為標記所在列范圍，并提取該范圍圖像作為字符分割備選圖像，然后，根據字符分割備選圖像的寬度如果大于固定閾值，則需要對該字符分割備選圖像進行二次分割，二次分割算法具體為：若字符串圖像寬度為字符個數為n_chars，計算出單個字符的平均寬度統計單字符區域集R_char[i]中各個區域的寬度w[i]；計算字符寬度w[i]與平均寬度w_m的商，并以四舍五入的方式取整為n，n＝round(w[i]/w_m)，若n＞1，則認為字符粘連；腐蝕運算就是求局部最小值的操作，定義為圖像I與核C進行卷積:

I_Erode(C)＝Ie C＝{r|r-c∈I,c∈C}——公式1

循環進行如下操作，直到確定分割位置，即令f(t)取得0的位置為分割線

公式2中，I表示圖像，(r,c)∈I表示像素點(r,c)在圖像上，C_t表示圖像第t列像素點的縱坐標，h為圖像高度，χ(r,c)為標記函數，取值{1,0}，1表示像素點(r,c)在區域上；

最終分割位置滿足下式：

字符粘連率定義為：總共有n_char個字符，則：

字符缺失異常檢測方法：首先提取字符圖像的輪廓，并計算輪廓區域占據像素的個數作為字符面積A_char；然后，采用相同方法提取字符模板的字符面積A_model；當滿足下面公式時，可以認為檢測到字符缺失異常：

A_model-A_char＞γ·A_model——公式5

公式5中，γ∈[0.1 0.7]為敏感系數，敏感系數越小越敏感；當檢測到有缺失異常發生后，定義字符缺失率計算具體的缺失程度，如下式：

當字符缺失率為正值時，被檢測字符比字模缺少了一部分信息；當字符缺失率為負值時，由于只評估缺失程度，所以將其取為零值；

字符扭曲異常檢測方法：首先提取字符圖像的輪廓，并計算輪廓區域周長像素的個數作為字符周長P_char；然后，采用相同方法提取字符模板的字符周長P_model；當滿足下面公式7時，可以認為檢測到字符扭曲異常：

|P_char-P_model|＞μ·P_model——公式7

公式7中，μ∈[0.05 0.5]為敏感系數，敏感系數越小越敏感；當檢測到有扭曲異常發生后，定義字符扭曲率計算具體的扭曲程度，見公式8：

當字符存在缺失或扭曲變形比較嚴重時，字符扭曲率可能超過100％。