专利名称：机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法
技术领域：
本发明涉及字符识别领域，具体涉及一种机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法。
背景技术：
随着工业自动化生产程度的不断提高，企业为了提高生产效率降低人力成本，采用更加智能化的生产和管理方式成为了必然的要求。将字符识别技术应用于工业生产中，通过辨识产品表面的具有特定意义的标识码，可以很方便地实现工业生产自动化和产品管理智能化。如果通过人工肉眼识别产品的标识码，不但会增加人力成本，也会有较大的错误检测机率，具有较大局限性。此外，利用计算机识别字符，还可以提高识别速度，也可以用于高温高压等恶劣的作业环境中。轴承压印字符的内容承载着产品的重要信息。在轴承产品生产、运输、管理等各个环节，这些信息将发挥较大的作用。如果能实现轴承压印字符的自动化识别，必将大大提高产品生产效率，方便产品的运输和管理。经文献检索，直接针对轴承压印字符的在线检测尚没有相关研究，金属压印字符和轮胎号与轴承压印字符具有一定相似性。山东大学的路长厚、李建美、李学勇等人对压印字符有过较为深入的研究，针对压印字符的特点，设计了获取压印字符图像的机器视觉系统，并提出了一种适用于标牌图像特点的分割算法。同时也研究了低质量压印凹凸字符的特征提取和识别方法。轴承是圆形结构，字符分布在轴承环形结构上。轮胎号字符与轴承字符有着相似的分布。天津大学的杨基春、黄战华等人对轮胎图像规格号的识别进行了研究。针对轮胎图像高噪声的特点，提出了一系列改进方法用于图像的预处理、特征提取和识另IJ。但由于轴承压印字符的特殊性，以上研究成果不能直接用于轴承字符在线检测中。需要针对轴承字符的特点研究相应的识别方法。
发明内容
本发明的目的是解决环形分布的字符难以进行处理和识别的问题，提供一种针对机械轴承上按环形分布的压印字符的在线检测方法，以实现轴承压印字符的自动识别，方便轴承的生产和管理。按照本发明提供的技术方案，所述机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法包括如下步骤步骤一、将在线采集到的轴承灰度图转化为二值图并定位轴承的圆心位置；步骤二、以轴承圆心为原点建立极坐标系，在极坐标上利用投影法进行轴承字符区域定位，然后使用基于仿射变换的方法将字符环形分布矫正为水平分布；步骤三、对归一化后的单个字符提取改进的轮廓层次特征，并使用支持向量机进行训练和识别。所述的定位轴承的圆心位置的方法为
(I)对二值化后的图像采用Canny算子提取边缘，并生成分段边缘坐标链(I. I)由上至下，由左至右扫描边缘图像，将扫描到的目标像素点设置为起始点，新建坐标链，并将其像素值设为背景像素。然后将起始点设置为当前点；(I. 2)对于当前点按照如下规则处理首先顺时针扫描当前点的4-邻接的四个点，然后顺时针扫描当前点的8-邻接的四个斜向点，检查其中是否存在目标像素点，如果有，则将此点加入坐标链并将其设置为当前点，像素值改为背景像素；按照规则I. 1、1.2递归处理所有当前点，直至处理完边缘图像中的所有目标像素 占.(2)生成的分段边缘坐标链设为D，使用改进的RCD算法进行圆形检测(2. I)设定检测圆的最大半径maxR和最小半径minR,随机取点最大次数nmax,候选圆参数累积阈值Pt;(2. 2)从集合D中随机选取不共线的三点(Xi, Yi), (χ」，Yj), (xk, yk)，若任意两点间距离大于maxR，则重复步骤2. 2 ；(2. 3)由下式计算这三点所确定圆Cijk的圆心(aiJk, biJk)和半径Rijk
权利要求
1.机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法，其特征是，包括如下步骤 步骤一、将在线采集到的轴承灰度图转化为ニ值图并定位轴承的圆心位置； 步骤ニ、以轴承圆心为原点建立极坐标系，在极坐标上利用投影法进行轴承字符区域定位，然后使用基于仿射变换的方法将字符环形分布矫正为水平分布； 步骤三、对归ー化后的单个字符提取改进的轮廓层次特征，并使用支持向量机进行训练和识别。
2.根据权利要求I所述的机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法，其特征在干，所述的定位轴承的圆心位置的方法为 (1)对ニ值化后的图像采用Canny算子提取边缘，井生成分段边缘坐标链 (I. D由上至下，由左至右扫描边缘图像，将扫描到的目标像素点设置为起始点，新建坐标链，并将其像素值设为背景像素。然后将起始点设置为当前点； (I. 2)对于当前点按照如下规则处理首先顺时针扫描当前点的4-邻接的四个点，然后顺时针扫描当前点的8-邻接的四个斜向点，检查其中是否存在目标像素点，如果有，则将此点加入坐标链并将其设置为当前点，像素值改为背景像素； 按照规则I. 1、1.2递归处理所有当前点，直至处理完边缘图像中的所有目标像素点； (2)生成的分段边缘坐标链设为D，使用改进的RCD算法进行圆形检测 (2. I)设定检测圆的最大半径maxR和最小半径minR,随机取点最大次数nmax,候选圆參数累积阈值Pt; (2.2)从集合D中随机选取不共线的三点(Xi，yi)，(xj; Yj), (xk, yk)，若任意两点间距离大于maxR，则重复步骤2. 2 ； (2. 3)由下式计算这三点所确定圆Cijk的圆心(BiJk, biJk)和半径Rijk
3.根据权利要求I所述的机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法，其特征在干，所述的投影法进行轴承字符区域定位，包括 (1)当沿着圆周方向扫描计算投影时，扫描起点选择水平方向0°为起点，顺时针扫描找出ー块宽度大于设定阈值的空白背景区域，并选取此空白区域的中点为圆周方向的扫描起点；选定扫描起点后使用投影法定位字符区域； (2)统计轴承压印字符的平均宽度，并将其作为先验知识；对于字符过宽或过窄的情况，按照以下准则处理 (2. I)分析过宽字符区域，若字符区域是由两个字符组成，则分成两块区域； (2. 2)分析过窄字符区域，若其左右有可以合并的字符区域，则合并； 所述字符过宽或过窄是指字符宽度大于或小于设定的阈值。
4.根据权利要求I所述的机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法，其特征是，所述的基于仿射变换的方法将字符环形分布矫正为水平分布，步骤为 (1)利用单个字符在极坐标系中的位置和圆心坐标，求字符的外接矩形abcd，顶点a在直角坐标系中的坐标计算公式为
5.根据权利要求I所述的机械轴承环形分布压印字符的在线检测方法，其特征是，所述的改进的轮廓层次特征为 从左、右、上、下方向抽取字符的两层轮廓层次特征Ln(j)、Rn(j)、Un(i)、Dn(i)，将四个方向上的轮廓层次特征合并，则有G (k) = IL1(j)，L2(j)，R1(j)，R2(j)，U1(i)，U2(i)，D1 (i)，D2(i)}，i =0,1,... width-1, j = 0,1, . . . length-1, k = 0,1, . . . (width+length) X4-1,选取Daubechies小波系中的db2作为小波基函数,分解尺度选择为2,对两层轮廓层次特征进行小波分解；两层轮廓层次特征的维数为(width+length) X2X2 = 320 ;经过两次分解，选取得到的维数为80的近似分量为特征向量。
全文摘要
本发明涉及一种针对机械轴承上按环形分布的压印字符的在线检测方法。该方法首先将现场在线采集到的轴承灰度图片二值化，使用改进的随机圆检测算法准确而快速地定位出轴承的圆心位置；然后以轴承圆心为原点建立极坐标系，利用投影法找出轴承圆环上的字符区域，并使用仿射变换的方法将字符环形分布矫正为水平分布。其优点是该处理方法能够有效减少变换过程中产生的毛刺，变换后图像质量较好；最后对归一化后的字符提取轮廓层次特征并使用支持向量机进行训练和识别，最终实现机械轴承环形分布压印字符的在线检测。
文档编号G06K9/46GK102663386SQ201210084140
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者吉峰, 李杜, 白瑞林, 高保平 申请人:无锡信捷电气有限公司, 江南大学