一种羽毛缺陷检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及缺陷检测领域，特别是一种羽毛缺陷检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]为了制作高质量的羽毛球，羽毛的缺陷检测是不可缺少的环节。现有的羽毛缺陷检测方式有两种:人工检测和基于机器视觉的羽毛缺陷自动化检测；人工检测的方式有长久的历史，但其检测结果差异大，效率低；现有的基于机器视觉的羽毛缺陷检测系统在系统的结构上设计简单，大多数仅能对羽毛的其中一面进行缺陷检测，且一般只能针对特定类型的羽毛缺陷进行分析，不能完成羽毛毛杆弯拱度的测量。为了对不同类型的缺陷进行检测，若以现有技术需要在不同的羽毛缺陷检测系统之间切换，增加了操作的复杂性，难以统一缺陷的量化标准。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种羽毛缺陷检测系统及方法，该系统采用三相机和多光源配合的缺陷检测结构，通过三维机器视觉达到自动缺陷检测和量化，并同时测量羽毛弯拱度的目的。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种羽毛缺陷检测系统，包括光源模块、处理模块、相机模块；所述光源模块包括正面匀光光源、背面匀光光源、正面低角度直射光源、背面低角度直射光源；所述相机模块包括第一相机，第二相机，第三相机；其中，
正面匀光光源，设置在羽毛的正面，用于采集羽毛正面图像时提供均匀光照；
背面匀光光源，设置在羽毛的背面，用于采集羽毛背面图像时提供均匀光照；
正面低角度直射光源，设置在羽毛的正面斜上方，用于检测羽毛正面毛杆折痕时提供光照；
背面低角度直射光源，设置在羽毛的背面斜上方，用于检测羽毛背面毛杆折痕时提供光照；
第一相机，设置在羽毛的正前方，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛正面的反射图像；当仅打开背面匀光光源，采集羽毛正面的透射图像；当同时打开正面匀光光源、背面匀光光源、正面低角度直射光源时，采集羽毛正面的毛杆图像；
第二相机，设置在羽毛的正面的左侧或右侧且与第一相机位于同一水平面上，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛正面的反射图像；当仅打开背面匀光光源，采集羽毛正面的透射图像；
第三相机，设置在羽毛的正背面，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛背面的透射图像；当仅打开背面匀光光源时，采集羽毛背面的反射图像；当同时打开正面匀光光源、背面匀光光源、背面低角度直射光源时，采集羽毛背面的毛杆图像；
处理模块，用于控制正面匀光光源、背面匀光光源、正面低角度直射光源、背面低角度直射光源，且对第一相机、第二相机、第三相机采集得到的图像进行羽毛的缺陷类型和缺陷程度量化分析，得到缺陷分类结果。
[0005]作为本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统进一步的优化方案，所述缺陷类型为羽毛弯拱度、毛叶缺陷、毛叶颜色及毛杆折痕。
[0006]作为本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统进一步的优化方案，所述正面匀光光源上预先设有两个用于安放第一相机、第二相机的镜头的圆孔。
[0007]作为本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统进一步的优化方案，所述背面匀光光源上预先设有圆孔，该圆孔正对着第一相机的位置。
[0008]作为本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统进一步的优化方案，所述处理模块为计算机。
[0009]基于本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统的检测方法，包括以下步骤:
步骤一、仅打开正面匀光光源，采用第一相机和第二相机分别采集羽毛正面的反射图像、羽毛左侧或右侧的反射图像，采用第三相机采集羽毛背面的透射图像；
步骤二、仅打开背面匀光光源，采用第一相机和第二相机分别采集羽毛正面的透射图像、羽毛左侧或右侧的透射图像，采用第三相机采集羽毛背面的反射图像；
步骤三、同时打开正面匀光光源、背面匀光光源，并打开正面低角度直射光源使其照射在羽毛正面毛杆位置，采用第一相机采集羽毛正面的毛杆图像；
步骤四、同时打开正面匀光光源、背面匀光光源，并打开背面低角度直射光源使其照射在羽毛背面毛杆位置，采用第三相机采集羽毛背面的毛杆图像；
步骤五、将步骤一至四中第一相机和第二相机采集的羽毛图像重构羽毛毛杆的三维骨架模型，通过该模型得出羽毛毛杆的弯拱度；
步骤六、将步骤一至四中第一相机和第二相机采集的羽毛图像做二维小波变换分析，量化羽毛毛叶表面缺陷；
步骤七、将第一相机和第二相机采集的羽毛图像从RGB彩色空间转换到HIS彩色空间，判断羽毛毛叶颜色是否异常并对黄化程度进行量化；
步骤八、根据步骤三和步骤四中采集的羽毛毛杆图像，若图像中存在一个区域的灰度值高于附近区域的灰度值，则此处认定为毛杆折痕；
步骤九、根据步骤五至八得到的四种缺陷类型的检测结果，对缺陷类型分类。
[0010]作为本发明所述的一种羽毛缺陷检测系统的检测方法进一步优化的方案，所述毛叶表面缺陷为污迹、虫蛀。
[0011]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
(I)本发明能对羽毛做以下几类检测:第一类是羽毛毛杆弯拱度，在本系统中通过重构毛杆三维模型来求解得出；第二类是毛叶表面缺陷，如污迹、虫蛀等，在本系统中通过采用基于二维小波变换的缺陷检测方法来进行量化；第三类是毛叶颜色异常，如毛叶黄化，在本系统中通过分析羽毛彩色图像来量化颜色异常程度；第四类是毛杆折痕，主要是由外力作用使毛杆局部变形，本系统通过采用低角度的直射光源来增加折痕位置的灰度变化，然后通过图像分析来发现并定位折痕位置； (2)本发明不仅能对羽毛正面和背面进行缺陷检测，还可同时检测羽毛毛杆的弯拱度，在一次检测流程中完成多种缺陷类型的检测，减少了羽毛缺陷检测的复杂度，提高了检测效率。
【附图说明】
[0012]图1是羽毛缺陷检测系统结构示意图。
[0013]图2a是本系统的俯视图。
[0014]图2b是本系统的侧视图。
[0015]图3是羽毛缺陷检测流程图。
[0016]图中的附图标记解释为:1_羽毛，2-正面匀光光源，3-背面匀光光源，4-正面低角度直射光源，5-背面低角度直射光源，6-第一相机，7-第二相机，8-第三相机，9-处理模块。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，一种羽毛缺陷检测系统，其特征在于，包括光源模块、处理模块9、相机模块；所述光源模块包括正面匀光光源2、背面匀光光源3、正面低角度直射光源4、背面低角度直射光源5，所述相机模块包括第一相机6，第二相机7，第三相机8 ;其中，
正面匀光光源，设置在羽毛I的正面，用于采集羽毛正面图像时提供均匀光照；
背面匀光光源，设置在羽毛的背面，用于采集羽毛背面图像时提供均匀光照；
正面匀光光源、背面匀光光源为羽毛图像采集过程提供理想的均匀光照，便于对羽毛缺陷的检测；这两光源的打开和关闭状态互不影响；其中，所述正面匀光光源上预先设有两个为安放第一相机、第二相机的镜头的圆孔。匀光光源形状是球形的，结构上分为两个半球的形式，整个球面都发光，这样的结构可以提供较为均匀的光照，并在匀光光源上设圆孔来安放相机镜头。所述背面匀光光源上预先设有圆孔，该圆孔正对着第一相机的位置。
[0018]正面低角度直射光源，设置在羽毛的正面斜上方，用于在检测羽毛正面的毛杆折痕时提供光照；
背面低角度直射光源，设置在羽毛的背面斜上方，用于在检测羽毛背面的毛杆折痕时提供光照；这两个直射光源分别照射羽毛正面和背面毛杆位置，其照射角度和位置可根据实际调整。
[0019]第一相机，设置在羽毛的正前方，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛正面的反射图像；当仅打开背面匀光光源，采集羽毛正面的透射图像；当同时打开正面匀光光源、背面匀光光源、正面低角度直射光源时，采集羽毛正面的毛杆图像；
第二相机，设置在羽毛的正面的左侧或右侧且与第一相机位于同一水平面上，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛正面的反射图像；当仅打开背面匀光光源，采集羽毛正面的透射图像；
第三相机，设置在羽毛的正背面，用于将采集的图像输出至处理模块，具体为:当仅打开正面匀光光源时，采集羽毛背面的透射图像；当仅打开背面匀光光源时，采集羽毛背面的反射图像；当同时打开正面匀光光源、背面匀光光源、背面低角度直射光源时，采集羽毛背面的毛杆图像；
处理模块，用于控制正面匀光光源、背面匀光光源、正面低角度直射光源、背面低角度直射光源，且对第一相机、第二相机、第三相机采集得到的图像进行羽毛的缺陷类型和缺陷程度量化分析，得到缺陷分类结果。
[0020]所述缺陷类型为羽毛弯拱度、毛叶缺陷、毛叶颜色及毛杆折痕。所述处理模块为计算机。主控计算机在所述系统中的作用是对装置进行同步控制和数据处理，该检测系统能同时实现对羽毛弯拱度、毛叶缺陷、毛叶颜色及毛杆折痕的检测，实现了羽毛缺陷的自动