[發明專利]一種面向環錠紡細紗在線檢測的視覺系統校準方法

有效

• 申請號: 202110848442.1
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113802227B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 汪俊亮;陶靜;張潔;徐楚橋;李冬武;陳泰芳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01H13/32
• 分類號: D01H13/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種面向環錠紡細紗在線檢測的視覺系統校準方法，該方法利用大津法和清晰度評價函數對圖像進行處理，獲取每張圖像的清晰度及對應的紗線位置；通過熱力圖對二者相關性進行分析，計算得到最佳焦平面位置參數并校準視覺系統。本發明提供的方法結合對紗線的運動學分析，針對紗線運動導致的離焦模糊問題，對視覺系統的參數進行優化校準，大大提高了采集圖像的質量，為環錠紡細紗在線檢測奠定了基礎。

技術領域

本發明涉及一種面向環錠紡細紗在線檢測的視覺系統校準方法，屬于機器視覺系統校準領域，特別是涉及圖形圖像處理領域。

背景技術

環錠紡紗的質量檢測及生產監控等問題對提高紡織品的質量有著重要的意義，機器視覺是常用的技術手段，而使用細紗圖像采集系統實現穩定的在線觀測則是其重要的應用基礎。環錠紡細紗機運轉時，紗線運動脫離焦平面使得圖像出現離焦模糊，導致系統采集的圖像質量較差。如何提高在線采集圖像的質量亟待解決。

離焦模糊問題產生的根本原因是物距、像距、焦距三者間關系不再滿足高斯成像公式。對于此類問題的解決有兩個思路：一是研究去模糊算法，將離焦模糊圖像恢復成清晰圖像；二是采集時隨動調節物距，從根源上消除離焦模糊。去模糊算法不可避免得存在圖像失真，相比之下第二個思路更具優勢。

隨動拍攝的核心在于準確建立描述待拍攝物體的運動的模型，根據運動模型計算最佳焦平面位置并校準視覺系統。對于紡紗段紗線而言，其難點在于紗線為柔性體，受張力變化的影響自身存在振動。且環錠紡細紗機的錠速在12000r/min以上，無法快速精確地跟蹤每一個位置進行校準拍攝。如何建立紗線運動模型，并據此建立視覺系統校準模型，快速、精確搜索最佳焦平面位置，是提高系統采集的圖像質量的關鍵。

發明內容

本發明的目的是：針對紗線運動導致的離焦模糊問題，優化校準系統參數，提高系統采集圖像的質量。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種面向環錠紡細紗在線檢測的視覺系統校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

S000、在一個采樣周期T內，利用正面攝像頭及側面攝像頭同時采集同一根紗線的N組正面圖像及側面圖像，共采集得到2N張圖像；

S100、對N組正面圖像及側面圖像進行處理獲得N個紗線位置坐標，其中，對任意一組正面圖像及側面圖像進行處理包括以下步驟：

S101、從正面圖像及側面圖像中分割出紗線條干，獲得正面紗線條干圖像以及側面紗線條干圖像；

S102、去除正面紗線條干圖像以及側面紗線條干圖像的噪點、平滑邊界、填補區域空洞；

S103、獲取紗線輪廓角點坐標：(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)，剪裁經過步驟S102處理的正面紗線條干圖像以及側面紗線條干圖像獲取正面ROI區域以及側面ROI區域，選定公式為：

上式中，RangeH為正面ROI區域或側面ROI區域的高度，RangeW為正面ROI區域或側面ROI區域的寬度，H為正面紗線條干圖像或側面紗線條干圖像的高度，X₁為正面ROI區域或側面ROI區域的左邊界坐標，X₂為正面ROI區域或側面ROI區域的右邊界坐標；以上變量的單位均為pixel；

S104、以正面ROI區域及側面ROI區域的中心代表紗線在圖像中的位置，則有：

紗線在正面圖像的位置坐標為X_1z、X_2z為正面ROI區域的左邊界坐標及右邊界坐標；