基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，其特征是：利用结构光发生器将结构光投射在被测物的表面，结构光因受到待测样品表面形貌调制形成为受调制结构光，对于受调制结构光利用相机成像获得被测物数字图像，根据计算机视觉算法和图像处理方法从被测物数字图像中提取被测物的三维形貌和待测信息，实现被测物的尺寸测量，被测物为卷烟条或卷烟盒包装纸。本发明实现了卷烟条与盒包装纸尺寸的非接触式自动测量，有效减少人为误差，提高检测精度及效率。
【专利说明】基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法。
【背景技术】
[0002]卷烟条与盒包装纸尺寸的测量包括长度、宽度、平整度、模切尺寸、压痕深度、压痕宽度等尺寸。YC/T 330-2009《卷烟条与盒包装纸印刷品》定义“条包装纸印刷品”为“印有图案、文字的卷烟条包装纸”；“盒包装纸印刷品”为“印有图案、文字的卷烟盒包装纸”；“模切”为“用模具将印刷品切成所需形状的工艺”；“裁切”为“将印刷品按所需尺寸切开的工艺”;“压痕”为“用模具在印刷品上压出线痕的工艺”。因此，卷烟条盒包装纸基本上为不规则的形状，对于该类包装纸外形尺寸的测量难度较大，特别对于不规则边缘的角度及圆弧弧度、压痕深度等尺寸，使用常用的测量工具很难准确测量。
[0003]目前对卷烟条与盒包装纸尺寸的测量基本上采用人工测量的方式，使用直尺测量卷烟条与盒包装纸的长度、宽度及圆弧半径，使用量角器测量不规则边缘的角度，但这样的人工方法精度低，受人为因素影响大；同时，由于测量过程中操作人员必须接触待测样品，易使样品产生一定的变形，并因此影响测量准确性。另外，对于外形较为复杂的条与盒包装纸，人工测量非常繁琐，测试效率低，并且无法准确测得出纸张的压痕深度、平整度等。
【发明内容】
[0004]本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，以实现卷烟条与盒包装纸尺寸的非接触式的自动测量，减少人工检测的工作量及引入的人为误差，提高检测精度及检测效率。
[0005]本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
[0006]本发明基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法的特点是:利用结构光发生器将结构光投射在被测物的表面，所述结构光因受到待测样品表面形貌调制形成为受调制结构光，对于所述受调制结构光利用相机成像获得被测物数字图像，根据计算机视觉算法和图像处理方法从所述被测物数字图像中提取被测物的三维形貌和待测信息，实现被测物的尺寸测量，所述被测物为卷烟条或卷烟盒包装纸。
[0007]本发明基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法的特点也在于按如下步骤进行:
[0008]所述结构光发生器指投射出具有固定形状特征、并且图案规则的激光发射器或投影仪，所述结构光发生器投射的结构光图案是点、线、网格或面；所述机构光发生器投射出的结构光覆盖完整的被测物，或者结构光发生器投射出的结构光仅覆盖部分被测物，并通过扫描的方式，覆盖完整的样品；
[0009]所述受调制结构光是指图案规则的结构光投射到被测物表面时，结构光受到被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的调制，使得结构光的规则的图案变换成含有被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的不规则图案；
[0010]所述计算机视觉算法和图像处理方法是指在获取被测物数字图像后，使用图像处理算法对被测物数字图像进行去噪、滤波、畸变矫正、裁剪、旋转、图像分割以及轮廓提取的图像处理方法，结合相机坐标系、结构光坐标系和图像坐标系的空间关系获得经处理的图像，由所述经处理的图像中提取被测物的三维形貌被测信息；
[0011]所被测物的三维形貌被测信息是指包括有被测物的三维点云、三维空间模型、三维轮廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、压痕深度、压痕宽度、压痕长度、平整度和厚度的被测物的三维形貌被测信息。
[0012]本发明基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法的特点是所述结构光发生器包括产生线阵结构光，或产生面阵结构光的结构光发生器，相机用于图像采集，被测物放置在测试平台上；所述结构光发生器位于测试平台的上方，结构光发生器将结构光投射于测试平台上，使用电机配合丝杠或其它一维传动设备使结构光发生器与测试平台之间可以形成直线方向上的相对运动，使结构光完全扫描被测物；相机上的镜头的中轴线与结构光发生器的中轴线呈一固定角度，两者间通过机械构件固定连接，并保证在测量过程中，两者间的相对位置和角度不发生变化。
[0013]本发明基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法的特点也在:将被测物放置于测试平台上，结构光发生器和相机固定连接，沿一呈水平的直线移动测试平台，使结构光对被测物进行全扫描；通过相机采集扫描图像并传输给计算机；对扫描的结构光图像进行处理，重建被测物的三维图像，提取重建图像中的特征信息，分析得出被测物各类尺寸。
[0014]与已有技术相比，本发明有益效果体现在:
[0015]本发明是一种基于计算机视觉的三维测量方法，采用基于三角测量法的卷烟条与盒包装纸尺寸的测量方法，使用结构光投射到卷烟条、盒包装纸样品上，通过相机采集结构光图像，经过图像处理重建条、盒包装纸样品的三维形貌，提取三维形貌的特性信息，并由此分析得出条、盒包装纸样品的各类尺寸，实现了卷烟条与盒包装纸尺寸的非接触式的自动测量，大大降低了人工检测的工作量及引入的人为误差，显著提高检测精度及检测效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法原理图。
[0017]图2为卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法工作流程图。
【具体实施方式】
[0018]本实施例中基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法的特点是:利用结构光发生器将结构光投射在被测物的表面，结构光因受到待测样品表面形貌调制形成为受调制结构光，对于受调制结构光利用相机成像获得被测物数字图像，根据计算机视觉算法和图像处理方法从被测物数字图像中提取被测物的三维形貌和待测信息，实现被测物的尺寸测量，被测物为卷烟条或卷烟盒包装纸。
[0019]结构光发生器指投射出具有固定形状特征、并且图案规则的激光发射器或投影仪，结构光发生器投射的结构光图案是点、线、网格或面；机构光发生器投射出的结构光覆盖完整的被测物，或者结构光发生器投射出的结构光仅覆盖部分被测物，并通过扫描的方式，覆盖完整的样品。
[0020]受调制结构光是指图案规则的结构光投射到被测物表面时，结构光受到被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的调制，使得结构光的规则的图案变换成含有被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的不规则图案。
[0021]计算机视觉算法和图像处理方法是指在获取被测物数字图像后，使用图像处理算法对被测物数字图像进行去噪、滤波、畸变矫正、裁剪、旋转、图像分割以及轮廓提取的图像处理方法，结合相机坐标系、结构光坐标系和图像坐标系的空间关系获得经处理的图像，由经处理的图像中提取被测物的三维形貌被测信息。
[0022]所被测物的三维形貌被测信息是指包括有被测物的三维点云、三维空间模型、三维轮廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、压痕深度、压痕宽度、压痕长度、平整度和厚度的被测物的三维形貌被测信息。
[0023]具体实施中，如图1所示，应用于本实施例中的结构光发生器包括产生线阵结构光，或产生面阵结构光的结构光发生器1，相机2用于图像采集，被测物放置在测试平台3上；图1中所示，结构光发生器I位于测试平台3的上方，结构光发生器I将结构光投射于测试平台3上，在测试平台3上放置被测物；使用电机配合丝杠或其它一维传动设备使结构光发生器I与测试平台3之间可以形成直线方向上的相对运动,使结构光完全扫描被测样品；相机2上的镜头的中轴线与结构光发生器I的中轴线呈一固定角度，两者间通过机械构件固定连接，并保证在测量过程中，两者间的相对位置和角度不发生变化。
[0024]测量过程:如图2所示，将被测物作为待测样品放置于测试平台3上，结构光发生器I和相机2固定连接，沿一呈水平的直线移动测试平台3，使结构光对被测物进行全扫描；通过相机2采集扫描图像并传输给计算机；对扫描的结构光图像进行处理，重建被测物的三维图像，提取重建图像中的特征信息，分析得出被测物各类尺寸。
【权利要求】
1.基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，其特征是:利用结构光发生器将结构光投射在被测物的表面，所述结构光因受到待测样品表面形貌调制形成为受调制结构光，对于所述受调制结构光利用相机成像获得被测物数字图像，根据计算机视觉算法和图像处理方法从所述被测物数字图像中提取被测物的三维形貌和待测信息，实现被测物的尺寸测量，所述被测物为卷烟条或卷烟盒包装纸。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，其特征是按如下步骤进行: 所述结构光发生器指投射出具有固定形状特征、并且图案规则的激光发射器或投影仪，所述结构光发生器投射的结构光图案是点、线、网格或面；所述机构光发生器投射出的结构光覆盖完整的被测物，或者结构光发生器投射出的结构光仅覆盖部分被测物，并通过扫描的方式，覆盖完整的样品； 所述受调制结构光是指图案规则的结构光投射到被测物表面时，结构光受到被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的调制，使得结构光的规则的图案变换成含有被测物的模切形貌特征、压痕特征以及不平整特征的不规则图案； 所述计算机视觉算法和图像处理方法是指在获取被测物数字图像后，使用图像处理算法对被测物数字图像进行去噪、滤波、畸变矫正、裁剪、旋转、图像分割以及轮廓提取的图像处理方法，结合相机坐标系、结构光坐标系和图像坐标系的空间关系获得经处理的图像，由所述经处理的图像中提取被测物的三维形貌被测信息； 所被测物的三维形貌被测信息是指包括有被测物的三维点云、三维空间模型、三维轮廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、压痕深度、压痕宽度、压痕长度、平整度和厚度的被测物的三维形貌被测信息。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，其特征是所述结构光发生器包括产生线阵结构光，或产生面阵结构光的结构光发生器(I)，相机(2)用于图像采集，被测物放置在测试平台(3)上；所述结构光发生器(I)位于测试平台(3)的上方，结构光发生器(I)将结构光投射于测试平台(3)上，使用电机配合丝杠或其它一维传动设备使结构光发生器(I)与测试平台(3)之间可以形成直线方向上的相对运动，使结构光完全扫描被测物；相机(2)上的镜头的中轴线与结构光发生器(I)的中轴线呈一固定角度，两者间通过机械构件固定连接，并保证在测量过程中，两者间的相对位置和角度不发生变化。
4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉的卷烟条与盒包装纸尺寸测量方法，其特征是将被测物放置于测试平台(3)上，结构光发生器(I)和相机(2)固定连接，沿一呈水平的直线移动测试平台(3)，使结构光对被测物进行全扫描；通过相机(2)采集扫描图像并传输给计算机；对扫描的结构光图像进行处理，重建被测物的三维图像，提取重建图像中的特征信息，分析得出被测物各类尺寸。
【文档编号】G01B11/25GK104197838SQ201410484231
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】汪然, 夏营威, 朱栋梁, 李鲁, 朱青林, 唐忠, 陈刚, 高震宇, 王澍, 李卫朋, 李志刚, 张龙, 刘勇 申请人:安徽中烟工业有限责任公司, 中国科学院合肥物质科学研究院