一种化纤纸管外观检测过程中图像精确处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工业产品的检测技术中所使用的智能图像处理技术，更具体地是 指用于化纤纸管外观检测中所采用的一种化纤纸管外观检测过程中图像精确处理系统。
【背景技术】
[0002] 化纤纸管主要用于纺织业，为高速卷绕或加弹锭子提供基础保障。其外型几何尺 寸、圆度、同心度以及外表是否有瑕疵是纸管充当中间介质时非常重要的参数，目前纸管生 产企业普遍采用人工检测的手段，来保证产出的纸管外观符合质量要求。然而，人工检测方 法存在以下弊端：
[0003] 1、由于检测人员之间主观判断标准的不一致，易造成检测结果的不一致；
[0004] 2、由于检测人员自身的生理疲劳易造成的产品漏检、误检；
[0005] 3、人力成本逐年上升，人员流动性大等因素，导致人工检测成本越来越高。
[0006] 本申请人为了解决上述问题，提出了一种化纤纸管外观检测装置及方法，并于 2015年4月8号就相关技术的提出中国专利申请，申请号为201510161827. 5。该申请较好 地解决了纸管外观进行精确筛选，检测出不同性质的纸管，并实时进行分类。适用于纸管外 观参数检测过程，应用机器视觉技术和自动控制技术来实现高精准检测、标准分类筛选的 目的，提高工作效率，降低劳动力的成本。
[0007] 但，在实际的检测应用中，如何对所检测后的图像进行处理，以及如何克服传统的 图像存在的几何畸变比较敏感，容易造成拼接结果不准确、精确度不高、图像拼接效果不理 想等问题，是本申请中所面对和所要解决的问题。
[0008] 图像的拼接主要是根据两幅图像重叠区域的相似性来实现，目前一般有基于区域 和基于特征的方法，传统的方法一般都是直接从图像重叠区域中对应的像素灰度值或色度 值来进行考虑图像的拼接，这种方法普遍存在拼接时计算量大的缺点，而且计算结果对光 照的变化和镜头所造成的几何畸变比较敏感，因此容易造成拼接结果不准确、精确度不高、 图像拼接效果不理想等问题。
[0009] 在基于机器视觉的化纤纸管外观检测系统中需要将采集到的不同区域柱面图像 精确地拼接，以消除重复采集的区域，以便后续的数字图像处理和分析、对所得到的全景图 像进行精确拼接这一难题，是摆在工业产品的检测行业厂商对智能图像处理技术过程中， 所期待解决的问题。 【实用新型内容】
[0010] 针对上述问题，本实用新型的任务是提供一种化纤纸管外观检测过程中图像精确 处理系统，以解决传统的图像处理中，普遍存在在拼接时计算量大的缺点，而且计算结果对 光照的变化和镜头所造成的几何畸变比较敏感，容易造成拼接结果不准确、精确度不高、图 像拼接效是不理想等问题。
[0011] 为了完成上述任务，本实用新型采用如下技术方案：
[0012] 该化纤纸管外观检测过程中图像精确拼接处理系统，
[0013] 一种化纤纸管外观检测过程中图像精确处理系统，该系统包括：
[0014] 一辅助标志物，设置于被检测化纤纸管端面；
[0015] 一检测摄像机，该摄像机对被检测化纤纸管进行柱面图像信号采集，并将采集后 的图像信号输出到PC机；
[0016] 一PC机，内嵌置有图像信号训练修复软件，该PC机提供经训练修复后的采集控制 信号给检测摄像机；
[0017] 一触发器，触发器根据纸管旋转实时输出触发信号，每一个触发信号对应被检测 纸管柱面正对检测摄像机的一个区域，触发器发出的触发信号的上升沿对应到被检测纸管 柱面区域旋转到位的时刻。
[0018] 所述的辅助标志物与被检测的化纤纸管具有相关的直径且同轴设置，该辅助标志 物设置的辅助标志为黑白格子且与被检测的化纤纸管端面圆周被均匀分割份份数相对应。
[0019] 所述的PC机根据触发器的触发信号生成并输出采集控制信号，控制摄像机实时 采集被检测的化纤纸管柱面对应区域的图像信号。
[0020] 在本实用新型的化纤纸管外观检测过程中图像精确处理系统中，由于采用了上述 的技术方案，将一辅助标志物，设置于被检测化纤纸管端面；一检测摄像机，该摄像机对被 检测化纤纸管进行柱面图像信号采集，并将采集后的图像信号输出到PC机；一PC机，内嵌 置有图像信号训练修复软件，该PC机提供经训练修复后的采集控制信号给检测摄像机；一 触发器，触发器根据纸管旋转实时输出触发信号，每一个触发信号对应被检测纸管柱面正 对检测摄像机的一个区域，触发器发出的触发信号的上升沿对应到被检测纸管柱面区域旋 转到位的时刻。本实用新型既能解决传统的图像存在的几何畸变、精确度不高、图像拼接效 不理想等问题；又较好地解决了对不同区域柱全景图像进行精确拼接这一难题，具有图像 处理精度高、计算量小、抗干扰能力强和易于实现等特点。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型在辅助标志物设置的辅助标志示意图。
[0022] 图2为本实用新型的辅助标志物与被检测的化纤纸管的位置关系示意图。
[0023] 图3为本实用新型的辅助标志边界示意图。
[0024] 图4为本实用新型的辅助标志物与被检测的化纤纸管的中心线位置示意图。
[0025] 图5为图4中，中心线在某一个辅助标志上的示意图。
[0026] 图6为图4中，中心线在两个辅助标志之间的情况，以及将中心线进行平移的示意 图。
[0027] 图7为本实用新型化纤纸管外观检测过程中图像精确处理系统示意框图。
[0028] 图8为本实用新型触发信号波形示意图。
[0029] 图9为本实用新型触发信号采集纸管柱面的原理示意图。
[0030] 图10为在本实用新型中，触发信号的丢失时波形示意图。
[0031] 图11为在本实用新型中，触发信号的干扰时波形示意图。
[0032] 图12为在本实用新型中，训练前后的信号窗口波形示意图。
[0033] 图13为被检测的化纤纸管相邻图像的中心线上辅助标志所对应的编码值示意 图。
[0034] 图14为计算相邻图像的起始边界和结束边界编码值示意图。
[0035] 图15为采用本实用新型系统后图像拼接示意图。
[0036]图16为本实用新型实施例中，被检测的化纤纸管柱面设定的触发信号触发点分 布示意图。
[0037] 图17为本实用新型实施例中，辅助标志示意图。
[0038] 图18为本实用新型实施例中，识别相邻图像中心线上的编码值示意图。
[0039]图19为本实用新型实施例中，拼接时起始边界和结束边界的编码值示意图。
[0040] 图20为本实用新型实施例中，图像拼接后的示意图。
【具体实施方式】
[0041] 如图1所示，本实用新型系统中，辅助标志物上的辅助标志由竖直方向的m个格子 组成，其中每个格子有"黑"和"白"两种表示方法，对应二进制值为" 1"和"0"。辅助标志 对应的二进制值称为该辅助标志的编码值。
[0042] 如图2所示，即可确定其柱面不同区域的位置。设纸管20端面直径为D，周长为 L，有L=D*JT;设辅助标志物50的辅助标志的宽度为w，n是辅助标志的个数，令w*n=L =D*Jr。将n个辅助标志与纸管20端面圆周对应，也就是端面圆周被均匀分割成n份，每 一个辅助标志对应其中的一份，也对应到纸管柱面的相应位置，实现了柱面的定位，n越大， 对应每个辅助标志的宽度w=D31/n越小，定位精度越高；反之，定位精度越低。然而，辅助 标志的宽度w太小反而不利于图像处理识别其灰度值，容易出现识别错误。因此实际应用 中一般兼顾定位精度和图像识别灵敏度来确定w值。辅助标志每个格子的高度h是人为确 定的，一般令h=w，使得辅助标志的每个格子为一个正方形，便于进行图像识别。
[0043] 纸管柱面对应n个辅助标志，每个辅助标志由m个格子组成，m与n应满足关系 式2m>n。其中2m=n时，表示2m种辅助标志刚好对应了端面圆周的n个位置。当给定n 时，应选取使2m>n成立的最小的那个m值。例如，若将纸管柱面均匀分成1000份（n= 1000)，则当m= 10时2W= 1024略大于1000,则该纸管的辅助标志由10个格子（m= 10) 组成最合适。
[0044] 如图3所示，为了便于区分辅助标志编码，在识别辅助编码的开始位置和结束位 置设定了 一组辅助标志起始标志格子，起始标志格子宽w高h与辅助标志的特征相同，也具 有二进制的两种表示方法，即"黑"代表" 1"和"白"代表"〇"。纸管柱面对应n个辅助标志 也会有n个起始标志格子，一个起始标志格子的数量不做限定，但是一般以一黑一白两个 起始标志格子为最佳。
[0045] 辅助标志在定位时具备的容错和纠错能力。辅助标志的图案由于灯光照射变化、 图像的形变、表面污损等原因容易引起识别错误，在应用中可通过辅助标志自身对比度以 及相邻标志之间的编码特性实现编码值的容错和纠错。
[0046] 对于采集到的每一幅图像均包含有若干个辅助标志，使其相邻辅助标志的编码值 呈线性规律排列。首先，识别图像中心线上的辅助标志；然后可根据相邻辅助标志的线性排 列关系推算出图像上任意位置的辅助标志编码值。图像的中心线60是指图像上到两邻边 距离相等点的集合，如图4所示。
[0047] 如图5所示，以中心线为基准按w宽度和h高度逐个选取图像区域，识别其灰度 值，大于〇. 5的表示该区域主要为黑色，其编码值记为"1" ；小于0. 5的表示该区域主要为 白色，其编码值为"0"。如灰度值等于〇. 5,说明中心线位于两个辅助标志之间且相邻的格 子颜色不同，如图6所示。此种情况，则将中心线向左平移0. 5w，重新选取图像区域，并识别 其灰度值。
[0048] 如上所述通过辅助标志每个格子自身的灰度值是可以容许一定区域颜