一种棒材的计数方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种计数技术，特别是一种棒材计数方法。
【背景技术】
[0002]钢材是当今人类社会使用最广泛的功能性材料，也是各类建筑性工业中无可替代的结构性材料。尤其在我国钢铁工业发展迅速的今天，钢筋作为钢铁工业生产的主要产品之一，其产量和质量对提高钢铁工业在国际竞争中的市场地位，增加国家的利益起着至关重要的作用。显而易见，钢筋的准确计数对钢筋生产和销售具有十分重要的意义，更是核对产量、计算利润的重要依据。
[0003]目前对整捆钢筋的计数还是以人工计数为主，不仅速度慢，劳动强度大，效率也不高，而且在长时间的高度集中计数过程中，人眼和大脑就很容易疲惫，不仅计数误差会大大增加，这种劳动性质也会对劳动者的身体造成极大的伤害，且这种人工计数方式不仅成本较高，也浪费人力资源。到目前为止，钢筋类棒材计数仍是亟待解决的难题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种计数效率高、计数误差小、计数成本低的棒材的计数方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:一种棒材的计数方法，包括以下步骤:
[0006]A、轮廓跟踪:
[0007]将棒材原始端面照片按照像素颜色分为黑白两类，得到二值图像。如果二值图像中有一点像素值为255，即白色，且它的8个邻域点的像素值也都是255时，则该点为轮廓内部的点，然后将这样的点全部删除，就会得到图像的轮廓线，步骤如下:
[0008]Al、根据扫描二值图像，找到像素值为255的像素点。
[0009]A2、根据这些像素点找出棒材图像上的其它像素点。按照“从左到右、从下到上”的顺序扫描图像的所有像素点，找到最左下方的边界点，定义为初始边界点。
[0010]A3、从第一个边界点开始，初始的搜索方向为左上方；如果左上方的点是白点，则为边界点，否则顺时针旋转45°，这样一直找到第二个白点为止。
[0011]A4、把这个白点作为新的边界点，在当前搜索方向的基础上逆时针旋转90°，继续用步骤A3的方法搜索下一个白点，直到返回最初的边界点或直到找不到点为止。
[0012]A5、将追踪到的轮廓存储到网状的轮廓结构的链表中。网状的轮廓结构是指:每个孔洞都有子节点，这些子节点与父节点被垂直连接起来，直到图像最内层的轮廓，这些轮廓就成为树叶节点。
[0013]A6、返回步骤Al直到遍历整个图像。
[0014]B、计算最小包围圆:
[0015]在进行轮廓查找之后，首先使用多边形来逼近一个轮廓，使顶点数目变少；然后再根据这些顶点集用圆形边界框来包围棒材以达到标志棒材位置的目的，其具体步骤如下:
[0016]B1、从轮廓上选择2个距离最远的点，然后将2个连成一个线段。
[0017]B2、再在轮廓上找到线段距离最远的点，并添加到逼近后的新轮廓中。
[0018]B3、重复步骤B2，直到所有的点到新轮廓的最短距离小于0.001为止。
[0019]B4、根据得到的这些点计算最小包围圆，将圆心和半径记录下来。
[0020]B5、返回步骤BI直到所有轮廓都遍历完。
[0021]B6、利用得到的轮廓的圆心和半径在原图像中绘制包围圆，并记录包围圆总个数Num0
[0022]C、构建模板:
[0023]Cl、将包围圆半径按照从小到大排序。
[0024]C2、统计包围圆半径中前Num*0.7个包围圆的平均半径，记为Avg。
[0025]C3、计算出在0.5*Avg和1.5*Avg范围内钢筋端面最小包围圆的平均半径，然后将这个平均半径定为新的Avg值。
[0026]C4、返回步骤C3，直到平均半径Avg前后两次差小于0.1%。
[0027]D、计数:
[0028]D1、判断图像是否有噪声，如果没有噪声，则令nl = 0，转步骤D2 ;如果有，则排除噪声轮廓:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R小于0.1倍的平均半径Avg，该轮廓不计入总钢筋根数中，这样的轮廓共有nl个。
[0029]D2、判断图像是否有分裂，如果没有分裂，，则令n2 = 0，转步骤D3 ;如果有，则合并分裂轮廓:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R在0.lAvg<R<0.5Avg范围内，将其作为一根棒材计入棒材总根数中，这样的轮廓共有n2个。
[0030]D3、判断图像是否有粘连，如果没有粘连，则令n3 = 0，转步骤D4 ;如果有，则进行粘连轮廓计数:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R>0.5Avg，则棒材根数η应满足公式R/Avg-0.5〈n ^ R/Avg-0.5，这样的轮廓共有n3个。
[0031]D4、棒材总数量为 Num-nl_n2+n3* (n_l)。
[0032]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0033]1、本发明采用自适应最小包围圆来逼近棒材端面策略。原始图像经过步骤A得到的二值图像的轮廓，在步骤B中进行多边形逼近、用最小包围圆来标识棒材端面，从而自适应提取棒材端面半径模板。无论棒材端面大小，本发明都会根据端面自适应地得到一个最小包围圆来逼近该端面，误差不超过±4%。
[0034]2、本发明采用棒材端面模板匹配策略。采用步骤C迭代得到棒材端面模板，模板的平均半径为Avg，在0.5*Avg和1.5*Avg范围内钢筋端面包围圈半径中进行迭代，有效保证了整扎棒材中每个棒材端面大小存在不完全一致情况下的棒材计数问题，精度达到99.
[0035]3、本发明提出了便于棒材计算的图像处理方法，利用自适应半径模板匹配对整捆钢筋进行计数，比当前以人为计数主体的方法而言，实现了自动、简洁地完成棒材计数，节省了人力，提高了经济效益。
【附图说明】
[0036]本发明共有附图4张，其中:
[0037]图1是棒材原始图像。
[0038]图2是棒材二值图像。
[0039]图3是模板匹配及计数。
[0040]图4是本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本发明进行进一步地描述。按照图4所示的流程对棒材图像进行计算，首先用相机或者手机对所需计算的棒材横端面进行拍摄正面照片，如图1所示，将该图片作为本发明棒材计数的棒材原始图像。按照本发明的步骤A对棒材原始图像进行处理得到二值图像，如图2所示。如果二值图像中有一点像素值为255，即白色，否则标记为黑色。然后按照本发明的步骤B、C得到的棒材端面包围圆，标记好包围圆的图像，如图3所示，以此标记过的包围圆可以按照本发明的步骤D得到钢筋棒材数量，棒材横端面原始图像为图1的棒材，按照本发明的方法到得棒材根数为212根。
【主权项】
1.一种棒材的计数方法，其特征在于:包括以下步骤: A、轮廓跟踪: 将棒材原始端面照片按照像素颜色分为黑白两类，得到二值图像；如果二值图像中有一点像素值为255，即白色，且它的8个邻域点的像素值也都是255时，则该点为轮廓内部的点，然后将这样的点全部删除，就会得到图像的轮廓线，步骤如下: Al、根据扫描二值图像，找到像素值为255的像素点； A2、根据这些像素点找出棒材图像上的其它像素点；按照“从左到右、从下到上”的顺序扫描图像的所有像素点，找到最左下方的边界点，定义为初始边界点； A3、从第一个边界点开始，初始的搜索方向为左上方；如果左上方的点是白点，则为边界点，否则顺时针旋转45°，这样一直找到第二个白点为止； A4、把这个白点作为新的边界点，在当前搜索方向的基础上逆时针旋转90°，继续用步骤A3的方法搜索下一个白点，直到返回最初的边界点或直到找不到点为止； A5、将追踪到的轮廓存储到网状的轮廓结构的链表中；网状的轮廓结构是指:每个孔洞都有子节点，这些子节点与父节点被垂直连接起来，直到图像最内层的轮廓，这些轮廓就成为树叶节点； A6、返回步骤Al直到遍历整个图像； B、计算最小包围圆: 在进行轮廓查找之后，首先使用多边形来逼近一个轮廓，使顶点数目变少；然后再根据这些顶点集用圆形边界框来包围棒材以达到标志棒材位置的目的，其具体步骤如下: B1、从轮廓上选择2个距离最远的点，然后将2个连成一个线段； B2、再在轮廓上找到线段距离最远的点，并添加到逼近后的新轮廓中； B3、重复步骤B2，直到所有的点到新轮廓的最短距离小于0.001为止； B4、根据得到的这些点计算最小包围圆，将圆心和半径记录下来； B5、返回步骤BI直到所有轮廓都遍历完； B6、利用得到的轮廓的圆心和半径在原图像中绘制包围圆，并记录包围圆总个数Num; C、构建模板: Cl、将包围圆半径按照从小到大排序； C2、统计包围圆半径中前Num*0.7个包围圆的平均半径，记为Avg ； C3、计算出在0.5*Avg和1.5*Avg范围内钢筋端面最小包围圆的平均半径，然后将这个平均半径定为新的Avg值； C4、返回步骤C3，直到平均半径Avg前后两次差小于0.1% ; D、计数: D1、判断图像是否有噪声，如果没有噪声，则令nl = 0，转步骤D2 ;如果有，则排除噪声轮廓:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R小于0.1倍的平均半径Avg，该轮廓不计入总钢筋根数中，这样的轮廓共有nl个； D2、判断图像是否有分裂，如果没有分裂，，则令n2 = 0，转步骤D3 ;如果有，则合并分裂轮廓:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R在0.lAvg<R<0.5Avg范围内，将其作为一根棒材计入棒材总根数中，这样的轮廓共有n2个； D3、判断图像是否有粘连，如果没有粘连，则令n3 = 0，转步骤D4 ;如果有，则进行粘连轮廓计数:扫描图像中轮廓的包围圆，如果半径R>0.5Avg，则棒材根数η应满足公式R/Avg-0.5<n ^ R/Avg-0.5，这样的轮廓共有n3个； D4、棒材总数量为 Num-nl-n2+n3* (η-1)。
【专利摘要】本发明公开了一种棒材的计数方法，包括以下步骤：轮廓跟踪；计算最小包围圆；构建模板和计数。本发明采用自适应最小包围圆来逼近棒材端面策略。原始图像经过轮廓跟踪得到的二值图像的轮廓，计算最小包围圆进行多边形逼近、用最小包围圆来标识棒材端面，从而自适应提取棒材端面半径模板。无论棒材端面大小，根据端面自适应地得到一个最小包围圆来逼近该端面，误差不超过±4％。本发明采用棒材端面模板匹配策略，通过迭代得到棒材端面模板，模板的平均半径为Avg，在0.5*Avg和1.5*Avg范围内钢筋端面包围圈半径中进行迭代，有效保证了整扎棒材中每个棒材端面大小存在不完全一致情况下的棒材计数问题，精度达到99.5％。
【IPC分类】G06K9-46, G06M15-00
【公开号】CN104866857
【申请号】CN201510273892
【发明人】刘洪波, 王明明, 戴光耀, 李天成
【申请人】大连海事大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月26日