一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法和装置与流程

本发明属于制造业质量检测的技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法和装置。

背景技术：

晶体硅是太阳能光伏产业、半导体产业的重要原材料。由于晶体硅是典型的硬脆性材料，对这种材料的切割方法和工艺的研究一直是行业研究的热点。金刚砂线切割机是近年市场上出现的一种新型的晶体硅切割加工设备，利用它切割晶体硅具有速度快、成本低、且环保的优点。金刚砂线切割机的主要工作部件是一根通过电镀在其表面固结了金刚石磨粒的切割钢丝，即为金刚砂线。金刚砂线上颗粒的大小、密度、数量等因素直接影响金刚砂线的切割效率。由于目前人工检测方式速度慢，检测采样的间隔不易控制，导致无法实时发现金刚砂线上所附的颗粒数目，因此无法检测出金刚砂线的质量好坏。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够实时发现金刚砂线上所附颗粒的数目，进而检测出金刚砂线质量好坏的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法，包括：s101、通过机器视觉设备采集待测金刚砂线的原始图像；s102、选择均值滤波模板对所述原始图像进行滤波处理；s103、对滤波后的图像，进行roi裁剪；s104、对裁剪后的图像，进行边缘检测；s105、对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数。

优选地，所述对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数，具体包括：s1051、对边缘检测后的图像进行逐行扫描，将每一行中连续的白色像素组成一个被称为团的像素序列，将所有的团从1开始顺序标号；s1052、遍历所有的团，将团写成新的团序列，其中，将具有重合区域的团或团序列组合成一个新的团序列；s1053、遍历所有的团序列，记录所有团序列的数目，团序列的数目即为金刚砂颗粒的数目。

优选地，所述将团写成新的团序列，具体包括：对于除了第一行外的所有行里的团，若它仅与上一行中的一个团有重合区域，则将这两个团的标号写入一个新的团序列中；若它与上一行中两个或两个以上的团有重合区域，则将这几个团的标号写入一个新的团序列，此时，若上一行中的某个或某些团已经属于一个团序列，则将这几个团序列合并成一个团序列；若某个团与上一行中的团都没有重合区域，则将它写入一个新的团序列。

优选地，所述对滤波后的图像，进行roi裁剪，具体包括：s1031、采用7×7的结构元素对图像进行腐蚀操作；s1032、采用sobel算子对腐蚀操作后的图像进行边缘检测；s1033、采用hough变换对边缘检测后的图像进行直线检测，选择一对垂直距离最大的直线对，对直线对之间的区域进行roi裁剪。

优选地，所述对裁剪后的图像，进行边缘检测，具体包括：s1041、采用的公式s＝cr^γ对裁剪后的图像进行对比度增强，式中：r为输入像素灰度值，s为输出像素灰度值，c为1，γ为0.4；s1042、采用canny算子对进行对比度增强后的图像进行边缘检测。

相应地，一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置，包括：采集模块：用于通过机器视觉设备采集待测金刚砂线的原始图像；滤波模块：用于选择均值滤波模板对所述原始图像进行滤波处理；裁剪模块：用于对滤波后的图像，进行roi裁剪；边缘检测模块：用于对裁剪后的图像，进行边缘检测；计数模块：用于对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数。

优选地，所述计数模块，具体包括：扫描单元：用于对边缘检测后的图像进行逐行扫描，将每一行中连续的白色像素组成一个被称为团的像素序列，将所有的团从1开始顺序标号；第一遍历单元：用于遍历所有的团，将团写成新的团序列，其中，将具有重合区域的团或团序列组合成一个新的团序列；第二遍历单元：用于遍历所有的团序列，记录所有团序列的数目，团序列的数目即为金刚砂颗粒的数目。

优选地，所述将团写成新的团序列，具体包括：对于除了第一行外的所有行里的团，若它仅与上一行中的一个团有重合区域，则将这两个团的标号写入一个新的团序列中；若它与上一行中两个或两个以上的团有重合区域，则将这几个团的标号写入一个新的团序列，此时，若上一行中的某个或某些团已经属于一个团序列，则将这几个团序列合并成一个团序列；若某个团与上一行中的团都没有重合区域，则将它写入一个新的团序列。

优选地，所述裁剪模块，具体包括：腐蚀单元：用于采用7×7的结构元素对图像进行腐蚀操作；第一边缘检测单元：用于采用sobel算子对腐蚀操作后的图像进行边缘检测；直线检测单元：用于采用hough变换对边缘检测后的图像进行直线检测，选择一对垂直距离最大的直线对，对直线对之间的区域进行roi裁剪。

优选地，所述边缘检测模块，具体包括：对比度增强单元：用于采用的公式s＝cr^γ对裁剪后的图像进行对比度增强，式中：r为输入像素灰度值，s为输出像素灰度值，c为1，γ为0.4；第二边缘检测单元：用于采用canny算子对进行对比度增强后的图像进行边缘检测。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明能够对金刚砂线上所附的颗粒数目进行自动检测，无需过多的人工干预，速度快，可以根据实际需要控制采样的间隔，实时地发现金刚砂线上的颗粒数目，进而能够检测出金刚砂线的质量好坏。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例一提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法的流程示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法的流程示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法的流程示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置的结构示意图；

图8为本发明实施例四提供的一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置的结构示意图；

图中：101为采集模块，102为滤波模块，103为裁剪模块，104为边缘检测模块，105为计数模块，1051为扫描单元，1052为第一遍历单元，1053为第二遍历单元，1031为腐蚀单元，1032为第一边缘检测单元，1033为直线检测单元，1041为对比度增强单元，1042为第二边缘检测单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法，如图1所示，所述的基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法包括：

s101、通过机器视觉设备采集待测金刚砂线的原始图像。

s102、选择均值滤波模板对所述原始图像进行滤波处理。

s103、对滤波后的图像，进行roi裁剪。

s104、对裁剪后的图像，进行边缘检测。

s105、对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数。

具体地，可采用3×3模板的均值滤波来对所述原始图像进行滤波去噪处理。

在具体实施时，可采用ccd工业摄像机搭配高倍镜头等机器视觉产品来采集金刚砂线的原始图像，采集时，通过调整光源至合适来获取金刚砂线的清晰图像。

本发明实施例二提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法，如图2所示，在实施例一的基础上，所述对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数，具体可包括：

s1051、对边缘检测后的图像进行逐行扫描，将每一行中连续的白色像素组成一个被称为团的像素序列，将所有的团从1开始顺序标号。

s1052、遍历所有的团，将团写成新的团序列，其中，将具有重合区域的团或团序列组合成一个新的团序列。

s1053、遍历所有的团序列，记录所有团序列的数目，团序列的数目即为金刚砂颗粒的数目。

进一步地，所述将团写成新的团序列，具体可包括：

对于除了第一行外的所有行里的团，若它仅与上一行中的一个团有重合区域，则将这两个团的标号写入一个新的团序列中；若它与上一行中两个或两个以上的团有重合区域，则将这几个团的标号写入一个新的团序列，此时，若上一行中的某个或某些团已经属于一个团序列，则将这几个团序列合并成一个团序列；若某个团与上一行中的团都没有重合区域，则将它写入一个新的团序列。

本发明实施例三提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法，如图3所示，在实施例一的基础上，所述对滤波后的图像，进行roi裁剪，具体可包括：

s1031、采用7×7的结构元素对图像进行腐蚀操作。

s1032、采用sobel算子对腐蚀操作后的图像进行边缘检测。

s1033、采用hough变换对边缘检测后的图像进行直线检测，选择一对垂直距离最大的直线对，对直线对之间的区域进行roi裁剪。

本发明实施例四提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数方法，如图4所示，在实施例一的基础上，所述对裁剪后的图像，进行边缘检测，具体可包括：

s1041、采用的公式s＝cr^γ对裁剪后的图像进行对比度增强，式中：r为输入像素灰度值，s为输出像素灰度值，c为1，γ为0.4。

s1042、采用canny算子对进行对比度增强后的图像进行边缘检测。

本发明实施例一还提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置，如图5所示，所述的基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置包括：

采集模块101：用于通过机器视觉设备采集待测金刚砂线的原始图像。

滤波模块102：用于选择均值滤波模板对所述原始图像进行滤波处理。

裁剪模块103：用于对滤波后的图像，进行roi裁剪。

边缘检测模块104：用于对裁剪后的图像，进行边缘检测。

计数模块105：用于对边缘检测后的图像，基于连通域标记对金刚砂线上的颗粒进行计数。

具体地，可采用3×3模板的均值滤波来对所述原始图像进行滤波去噪处理。

在具体实施时，可采用ccd工业摄像机搭配高倍镜头等机器视觉产品来采集金刚砂线的原始图像，采集时，通过调整光源至合适来获取金刚砂线的清晰图像。

本发明实施例二提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置，如图6所示，在实施例一的基础上，所述计数模块105，具体可包括：

扫描单元1051：用于对边缘检测后的图像进行逐行扫描，将每一行中连续的白色像素组成一个被称为团的像素序列，将所有的团从1开始顺序标号。

第一遍历单元1052：用于遍历所有的团，将团写成新的团序列，其中，将具有重合区域的团或团序列组合成一个新的团序列。

第二遍历单元1053：用于遍历所有的团序列，记录所有团序列的数目，团序列的数目即为金刚砂颗粒的数目。

进一步地，所述将团写成新的团序列，具体可包括：

对于除了第一行外的所有行里的团，若它仅与上一行中的一个团有重合区域，则将这两个团的标号写入一个新的团序列中；若它与上一行中两个或两个以上的团有重合区域，则将这几个团的标号写入一个新的团序列，此时，若上一行中的某个或某些团已经属于一个团序列，则将这几个团序列合并成一个团序列；若某个团与上一行中的团都没有重合区域，则将它写入一个新的团序列。

本发明实施例三提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置，如图7所示，在实施例一的基础上，所述裁剪模块103，具体可包括：

腐蚀单元1031：用于采用7×7的结构元素对图像进行腐蚀操作；

第一边缘检测单元1032：用于采用sobel算子对腐蚀操作后的图像进行边缘检测；

直线检测单元1033：用于采用hough变换对边缘检测后的图像进行直线检测，选择一对垂直距离最大的直线对，对直线对之间的区域进行roi裁剪。

本发明实施例四提供了一种基于机器视觉的金刚砂线颗粒计数装置，如图8所示，在实施例一的基础上，所述边缘检测模块104，具体可包括：

对比度增强单元1041：用于采用的公式s＝cr^γ对裁剪后的图像进行对比度增强，式中：r为输入像素灰度值，s为输出像素灰度值，c为1，γ为0.4。

第二边缘检测单元1042：用于采用canny算子对进行对比度增强后的图像进行边缘检测。

本发明能够对金刚砂线上所附的颗粒数目进行自动检测，无需过多的人工干预，速度快，可以根据实际需要控制采样的间隔，实时地发现金刚砂线上的颗粒数目，进而能够检测出金刚砂线的质量好坏。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法、装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其他设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。