基于图像处理的印刷平台定位方法及装置与流程

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种基于图像处理的印刷平台定位方法及装置。

背景技术：

1、在印刷行业中，精确的定位是实现高质量印刷的关键，印刷企业需要准确地定位印刷材料和印刷设备，以确保印刷图案的位置和对齐度，精确的定位可以避免印刷偏移、失真和重叠等问题，提高印刷品的质量和准确性。

2、公开号cn113050612a的专利文献公开了一种印刷有定位标识的介质、图像处理方法及自动导引车，通过在标识符图案的外围设置的线宽大于定位符的线宽的定位图形，得到抗干扰性更强的图像。并将该图像用作二维码导航，使得自动导引车在获取待识别图像后，可以先对该定位图形进行识别，并根据识别出的定位图形，确定待识别图像中的待识别区域，再对该待识别区域进行标识符图案解码，确定位置信息以进行导航。

3、由此可见，所述印刷有定位标识的介质、图像处理方法及自动导引车存在以下问题：平张纸打印应用中的纸张位置偏差可能会导致纸张内容识读困难、信息错误、重复打印和降低效率的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于图像处理的印刷平台定位方法及装置，用以克服现有技术中平张纸打印应用中的纸张位置偏差可能会导致纸张内容识读困难、信息错误、重复打印和降低效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于图像处理的印刷平台定位装置，包括：

3、印刷平台，用于放置纸张；

4、双相机，分别设置于所述印刷平台左右两端，用于采集所述印刷平台的图像信息；

5、图像处理器，与所述双相机连接，用于对所述印刷平台图像信息进行处理和分析，以获得定位信息；

6、控制系统，分别与所述印刷平台和所述图像处理器连接，用于根据所述定位信息控制印刷平台的运动和位置调整，以形成定位结果和纸张的位置信息。

7、进一步的，所述图像处理器包括处理模块和匹配模块，

8、所述处理模块，用于对采集到的图像预处理和特征提取，以形成图像特征；

9、所述匹配模块，与所述处理模块连接，用于对所述图像特征进行匹配和识别。

10、进一步的，所述处理模块包括预处理单元、特征提取单元和特征描述单元，

11、所述预处理单元，用于对采集到的图像进行预处理；

12、所述特征提取单元，与所述预处理单元连接，用于提取图像中的关键特征点；

13、所述特征描述单元，与所述特征提取单元连接，用于将提取到的所述关键特征点进行描述，以生成特征向量。

14、进一步的，所述预处理单元通过将每个像素的值替换为其邻域内像素值的中值以进行去噪预处理；

15、所述预处理单元通过对每个像素周围的像素进行加权平均以进行去噪预处理；

16、所述预处理单元通过重新分布图像的像素值以进行增强预处理；

17、所述预处理单元通过增强图像的边缘和细节以进行增强预处理；

18、所述预处理单元通过保留图像中低频成分以进行滤波预处理；

19、所述预处理单元通过保留图像中高频成分以进行滤波预处理；

20、所述特征提取单元对图像进行灰度化处理，计算每个像素点的梯度值，所述梯度值包括水平方向和垂直方向的梯度；

21、所述特征提取单元计算每个像素点邻域内像素的梯度的自相关矩阵；

22、所述特征提取单元根据自相关矩阵计算每个像素点的角点响应函数；

23、所述特征提取单元对所述角点响应函数进行非极大值抑制，并保留局部最大值作为角点，以提取图像中的角点特征；

24、所述特征描述单元构建尺度空间，检测图像中的极值点，并计算其尺度和方向，以每个极值点为中心，提取其周围区域的局部特征，生成128维的特征向量，以描述所述角点特征。

25、进一步的，所述匹配模块包括匹配单元、识别单元和输出单元，

26、所述匹配单元，用于将处理模块提取到的特征向量与其预先存储的特征数据库进行匹配，以形成特征匹配结果；

27、所述识别单元，用于通过特征匹配结果识别出图像中的纸张位置信息，以形成纸张位置结果；

28、所述输出单元，用于将纸张位置结果输出给控制系统；

29、所述匹配单元计算两幅图像中的特征向量之间的空间距离筛选出具有相似空间分布的特征向量；

30、所述匹配单元根据特征向量之间的相似度选择最大相似度的所述特征向量作为匹配结果。

31、进一步的，所述匹配单元通过比较特征向量之间的空间一致性计算特征向量之间的形状相似度，通过其内设定的形状阈值确定是否匹配，

32、若所述形状相似度小于所述形状阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量不匹配；

33、若所述形状相似度大于等于所述形状阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量匹配。

34、进一步的，所述匹配单元通过比较特征向量之间的空间一致性计算特征向量之间的尺寸相似度，通过其内设定的尺寸阈值确定是否匹配，

35、若所述尺寸相似度小于所述尺寸阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量不匹配；

36、若所述尺寸相似度大于等于所述尺寸阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量匹配。

37、进一步的，所述匹配单元通过比较特征向量之间的空间一致性计算特征向量之间的姿态相似度，通过其内设定的姿态阈值确定是否匹配，

38、若所述姿态相似度小于所述姿态阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量不匹配；

39、若所述姿态相似度大于等于所述姿态阈值，则所述匹配单元判定所述特征向量匹配。

40、所述识别单元通过特征匹配的结果通过内设的纸张模板进行匹配，以找到与纸张模板匹配的输入图像的区域，以形成纸张位置。

41、进一步的，所述识别单元从纸张模板图像和输入图像中提取特征点，并计算所述特征点的描述符；

42、所述识别单元将纸张模板图像和输入图像的特征点进行匹配，以形成特征点对；

43、所述识别单元根据所述特征点对计算出将纸张模板图像与输入图像对齐所需的变换矩阵；

44、所述识别单元将变换矩阵应用于纸张模板图像的四个角点，以找到在输入图像中对应的位置；

45、所述识别单元根据纸张模板在输入图像中的位置信息，绘制一个边界框，以突出显示与纸张模板匹配的区域。

46、进一步的，一种基于图像处理的印刷平台定位方法，包括以下步骤：

47、s1、所述双相机同时采集所述印刷平台上的图像信息；

48、s2、所述图像处理器对所述图像信息进行处理和分析，提取图像中的关键特征点；

49、s3、所述图像处理器根据预先定义的模板或参考图像，通过特征匹配或模板匹配等方法，确定纸张的位置和姿态。

50、s4、所述控制系统根据图像处理器提供的定位信息，调整印刷平台的位置和姿态，使纸张达到预定的位置。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，

52、通过图像处理和分析技术，本发明所述的基于图像处理的印刷平台定位装置可以实现对纸张位置的高精度定位，提高印刷的准确性和质量。同时，装置通过自动化控制系统，可以实现对印刷平台的自动运动和位置调整，减少人工操作的需求，提高印刷的效率和生产能力。此外，通过图像处理和分析，装置可以减少人工操作中可能出现的误差，提高印刷的一致性和稳定性。位置控制模块和姿态控制模块在印刷平台中的应用包括控制印刷平台的水平和垂直移动，实现定位和微调；以及控制印刷平台的倾斜角度，实现姿态调整，反馈控制模块通过将印刷平台的位置和倾斜角度反馈给控制系统，反馈控制模块能够实现对印刷平台位置和姿态的精确控制，从而提高印刷品的准确性和质量。

53、进一步地，基于图像处理的印刷平台定位装置的图像处理器通过处理模块和匹配模块的协同工作，能够对采集到的图像进行预处理、特征提取、特征匹配和定位结果输出，以实现对纸张位置的准确定位和调整。

54、进一步地，通过所述预处理单元、所述特征提取单元和所述特征描述单元的协同工作，能够对采集到的图像进行预处理、特征提取和特征描述，以实现对纸张位置的准确定位和调整。

55、进一步地，所述预处理单元和所述特征提取单元通过去噪、增强和特征提取等操作，能够提高图像质量、提取关键特征点，并生成具有区分度和稳定性的特征向量，从而实现对纸张位置的准确定位和调整。

56、进一步地，匹配模块的功能是通过匹配单元将特征向量与特征数据库进行匹配，识别单元通过特征匹配结果识别出纸张位置信息，输出单元将纸张位置结果输出给控制系统，实现对纸张位置的准确定位和调整。

57、进一步地，基于形状相似度的匹配方法可以在不考虑特征向量的具体数值的情况下，通过比较它们的形状特征来进行匹配，具有较好的鲁棒性和适应性。

58、进一步地，基于尺寸相似度的匹配方法可以在不考虑特征向量的具体数值的情况下，通过比较它们的尺寸特征来进行匹配，具有较好的鲁棒性和适应性。

59、进一步的，基于空间一致性的匹配方法可以在不考虑特征向量的具体数值的情况下，通过比较它们的姿态特征来进行匹配，具有较好的鲁棒性和适应性。通过特征匹配和纸张模板的利用，识别单元可以实现精确定位纸张位置，提高识别准确性，增强系统的鲁棒性，并提高处理效率。

60、进一步的，只需提供纸张模板图像和输入图像即可进行匹配。通过提取特征点和计算描述符，可以捕捉到纸张模板和输入图像的关键特征，提高匹配的准确性和鲁棒性。通过计算变换矩阵，可以将纸张模板图像与输入图像对齐，从而准确地找到纸张模板在输入图像中的位置。绘制边界框可以直观地显示与纸张模板匹配的区域，方便后续处理和分析

61、进一步的，通过特征匹配和模板匹配等方法，可以准确地确定纸张在图像中的位置，并通过调整印刷平台的位置和姿态，使纸张达到预定的位置，从而提高印刷质量。