基于逆外接矩形的不规则角点检测方法及系统与流程

1.本发明涉及烟草生产检验技术领域，尤其涉及一种基于逆外接矩形的不规则角点检测方法及系统。


背景技术：

2.角点检测是对有具体定义的、或者是能够具体检测出来的兴趣点的检测。角点一般具有以下特征：轮廓之间的交点；对于同一场景，即使视角发生变化，通常具备稳定性质的特征；该点附近区域的像素点无论在梯度方向上还是其梯度幅值上有着较大变化。
3.现有的角点检测通常是针对固定位置的角点进行检测，烟盒塑封膜成像由于低角度光的原因，呈现出不规整梯形成像，如图1所示，常用的harris哈尔角点检测方法需要先对其进行透视变化，使其转变为规则的矩形，然后再进行固定角点的检测。
4.由于烟盒在传送带上传送时，会呈现小范围的波动，烟盒的动态角点不规整且部分成像的角点边缘为圆弧形状，从而影响透视的精度，导致检测失败，进一步提升的角点检测的难度。同时，在动态角点的检测过程中，对于成像机械设备的精度较高，检测成本高。


技术实现要素：

5.为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于基于逆外接矩形的不规则角点检测方法及系统。
6.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
7.一种基于逆外接矩形的不规则角点检测方法，包括：
8.于一传送带传送烟盒时获取烟盒塑封膜成像，所述烟盒塑封膜成像中包含有动态角点的感兴趣区域；
9.对所述感兴趣区域进行预处理；
10.于所述感兴趣区域中构建第一外接矩形；
11.对所述第一外接矩形内的像素取反，并重新建立一逆外接矩形，输出所述逆外接矩形的预定位置的矩形点位置和/或所述第一外接矩形相应位置的矩形点位置，作为相应的所述动态角点的位置。
12.优选地，所述预处理至少包括图像二值化、形态学开操作中的任意一种或多种组合。
13.优选地，所述第一外接矩形或所述逆外接矩形的构建方法，具体包括：
14.基于图像积分的方式统计每一行每一列的非零像素的数量；
15.在所述非零像素的数量满足一预设条件时，确定左上角的最小开始点和右下角的最大结束点；
16.基于所述最小开始点和所述最大结束点构建所述第一外接矩形或所述逆外接矩形。
17.优选地，所述预设条件包括：所述非零像素的数量不低于一预设阈值，且连续存在
所述非零像素。
18.优选地，所述最小开始点和所述最大结束点的确定方法包括：
[0019][0020][0021]
其中，tl_index_x表示所述最小开始点所在像素位置；index表示统计的非零像素的索引；count_val表示统计的所述非零像素的数量；count_thresh表示所述预设阈值；count_i表示第i行或第i列统计的所述非零像素的数量；count_j表示第j行或第j列统计的所述非零像素的数量；count_k表示第k行或第k列统计的所述非零像素的数量；width表示横轴方向或竖轴方向上的距离；
[0022]
br_index_x表示所述最大结束点所在像素位置。
[0023]
优选地，每一所述烟盒塑封膜成像包括四个动态角点，具体包括左上角的第一角点、右上角的第二角点、左下角的第三角点、以及右下角的第四角点；
[0024]
每一所述动态角点对应于一所述感兴趣区域，每一所述感兴趣区域对应于一所述第一外接矩形和/或一所述逆外接矩形。
[0025]
优选地，所述第三角点对应的所述感兴趣区域中所述第一外接矩形的左下角的矩形点位置，作为所述第三角点的位置；
[0026]
所述第四角点对应的所述感兴趣区域中所述第一外接矩形的右下角的矩形点位置，作为所述第四角点的位置。
[0027]
优选地，所述第一角点对应的所述感兴趣区域中所述逆外接矩形的右上角的矩形点位置，作为所述第一角点的位置；
[0028]
所述第二角点对应的所述感兴趣区域中所述第一外接矩形的左上角的矩形点位置，作为所述第二角点的位置。
[0029]
本发明还提供一种基于逆外接矩形的不规则角点检测系统，用于实施如上述的基于逆外接矩形的不规则角点检测方法，包括：
[0030]
成像单元，于一传送带传送烟盒时获取烟盒塑封膜成像，所述烟盒塑封膜成像中包含有动态角点的感兴趣区域；
[0031]
预处理单元，连接所述成像单元，用于对所述感兴趣区域进行预处理；
[0032]
第一矩形构建单元，连接所述预处理单元，用于在所述感兴趣区域中构建第一外接矩形；
[0033]
取反处理单元，连接所述第一矩形构建单元，用于对所述第一外接矩形内的像素取反，得到一取反图像；
[0034]
第二矩形构建单元，连接所述取反处理单元，用于在所述取反图像中重新建立一逆外接矩形；
[0035]
输出单元，分别连接所述第一矩形构建单元和所述第二矩形构建单元，用于输出所述逆外接矩形的预定位置的矩形点位置和/或所述第一外接矩形相应位置的矩形点位置，作为相应的所述动态角点的位置。
[0036]
优选地，所述预处理至少包括图像二值化、形态学开操作中的任意一种或多种组合。
[0037]
本发明技术方案的优点或有益效果在于：
[0038]
本发明通过对第一外接矩形的像素取反，拟合得到逆外接矩形，实现对传送带上动态传输的角点位置进行检测，消除传送带波动对检测结果的影响，不直接进行角点检测，避免由于不规整的角点呈现圆弧形而导致检测失败，提高检测鲁棒性。
附图说明
[0039]
图1为现有技术中，基于透视变化将不规整梯形成像转变为规则的矩形的示意图；
[0040]
图2为本发明较佳实施例中，基于基于逆外接矩形的不规则角点检测方法的流程示意图；
[0041]
图3为本发明较佳实施例中，第一外接矩形或逆外接矩形的构建方法具体实施的流程示意图；
[0042]
图4为本发明较佳实施例中，四个动态角点对应感兴趣区域的示意图；
[0043]
图5为本发明较佳实施例中，非零像素的数据统计的示意图；
[0044]
图6为本发明较佳实施例中，四个动态角点对应的第一外接矩形的示意图；
[0045]
图7为本发明较佳实施例中，动态角点对应逆外接矩形的示意图；
[0046]
图8为本发明较佳实施例中，基于逆外接矩形的不规则角点检测系统的结构框图。
具体实施方式
[0047]
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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的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。
[0048]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0050]
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于基于逆外接矩形的不规则角点检测方法，属于烟草生产检验技术领域，如图2所示，包括：
[0051]
步骤s1，于一传送带传送烟盒时获取烟盒塑封膜成像，烟盒塑封膜成像中包含有动态角点的感兴趣区域；
[0052]
具体的，每一烟盒塑封膜成像包括四个动态角点，具体包括左上角的第一角点、右上角的第二角点、左下角的第三角点、以及右下角的第四角点；每一动态角点对应于一感兴趣区域，即一个烟盒塑封膜成像中对应有四个感兴趣区域，如图4所示，具体包括对应第一角点的第一感兴趣区域(参见4(a))、对应第二角点的第二感兴趣区域(参见4(b))、对应第三角点的第三感兴趣区域(参见4(c))、对应第四角点的第四感兴趣区域(参见4(d))。
[0053]
步骤s2，对感兴趣区域进行预处理；
[0054]
具体的，对上述四个感兴趣区域分别进行预处理。在一个较佳的实施例中，预处理包括但不限于图像二值化、形态学开操作。图像二值化，就是通过设置一阈值将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，也就是将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果。同时通过形态学开操作去除毛刺噪音点。
[0055]
步骤s3，于感兴趣区域中构建第一外接矩形；
[0056]
具体的，为了降低计算量，针对每一个感兴趣区域，分别采用简单外接矩形进行拟合，同时降低噪音图像点的影响，如图5所示，采用在横轴方向和竖轴方向进行图像积分，即每一行每一列非零像素的数量。
[0057]
第一外接矩形的起止点需满足非零像素的数量大于等于预设阈值count_thesh，该预设阈值为非零阈值，同时具有连续属性。即左上角的最小开始点遍历的范围是图像开始的位置到整体三分之一的位置，(min_x，min_y)满足如下公式：
[0058][0059]
其中，tl_index_x表示最小开始点所在像素位置；index表示统计的非零像素的索引；count_val表示统计的非零像素的数量；count_thresh表示预设阈值；count_i表示第i行或第i列统计的非零像素的数量；count_j表示第j行或第j列统计的非零像素的数量；count_k表示第k行或第k列统计的非零像素的数量；width表示横轴方向或竖轴方向上的距离；
[0060]
右下角的最大结束点遍历的范围是图像整体三分之二的位置到结束的位置，同时满足如下公式：
[0061][0062]
其中，br_index_x表示最大结束点所在像素位置。
[0063]
进一步的，如图6所示，每一感兴趣区域对应于一第一外接矩形，同样地，每一动态角点对应于一第一外接矩形，即对应第一角点的第一外接矩形(参见6(a))、对应第二角点的第一外接矩形(参见6(b))、对应第三角点的第一外接矩形(参见6(c))、对应第四角点的第一外接矩形(参见6(d))。
[0064]
通过第一次外接矩形的拟合，即可得到左下角的第三角点的位置和右下角的第四角点的位置，6(c)中左下角的矩形点的像素位置即为第三角点的位置；6(d)中右下角的矩形点的像素位置即为第四角点的位置。
[0065]
步骤s4，对第一外接矩形内的像素取反，并重新建立一逆外接矩形，输出逆外接矩形的预定位置的矩形点位置和/或第一外接矩形相应位置的矩形点位置，作为相应的动态角点的位置。
[0066]
具体的，然后，对6(a)和6(b)对应的第一外接矩形的像素取反，即将原本灰度值为0的像素设置为255，原本灰度值为255的像素设置为0，再次按照上述步骤s3中外接矩形的
拟合方式在第一外接矩形中继续进行逆外接矩形的拟合，如图7所示，拟合得到如7(a)所示的第一角点对应的逆外接矩形，以及如7(b)所示的第二角点对应的逆外接矩形，其中，7(a)中右上角的矩形点的像素位置即为第一角点的位置；7(b)中左上角的矩形点的像素位置即为第二角点的位置。
[0067]
作为优选的实施方式，其中，预处理至少包括图像二值化、形态学开操作中的任意一种或多种组合。
[0068]
作为优选的实施方式，其中，如图3所示，第一外接矩形或逆外接矩形的构建方法，具体包括：
[0069]
基于图像积分的方式统计每一行每一列的非零像素的数量；
[0070]
在非零像素的数量满足一预设条件时，确定左上角的最小开始点和右下角的最大结束点；
[0071]
基于最小开始点和最大结束点构建第一外接矩形或逆外接矩形。
[0072]
作为优选的实施方式，其中，预设条件包括：非零像素的数量不低于一预设阈值，且连续存在非零像素。
[0073]
作为优选的实施方式，其中，每一烟盒塑封膜成像包括四个动态角点，具体包括左上角的第一角点、右上角的第二角点、左下角的第三角点、以及右下角的第四角点；
[0074]
每一动态角点对应于一感兴趣区域，每一感兴趣区域对应于一第一外接矩形和/或一逆外接矩形。
[0075]
作为优选的实施方式，其中，第三角点对应的感兴趣区域中第一外接矩形的左下角的矩形点位置，作为第三角点的位置；
[0076]
第四角点对应的感兴趣区域中第一外接矩形的右下角的矩形点位置，作为第四角点的位置。
[0077]
作为优选的实施方式，其中，第一角点对应的感兴趣区域中逆外接矩形的右上角的矩形点位置，作为第一角点的位置；
[0078]
第二角点对应的感兴趣区域中第一外接矩形的左上角的矩形点位置，作为第二角点的位置。
[0079]
本发明还提供一种基于逆外接矩形的不规则角点检测系统，用于实施如上述的基于逆外接矩形的不规则角点检测方法，如图8所示，包括：
[0080]
成像单元1，于一传送带传送烟盒时获取烟盒塑封膜成像，烟盒塑封膜成像中包含有动态角点的感兴趣区域；
[0081]
预处理单元2，连接成像单元1，用于对感兴趣区域进行预处理；
[0082]
第一矩形构建单元3，连接预处理单元2，用于在感兴趣区域中构建第一外接矩形；
[0083]
取反处理单元4，连接第一矩形构建单元3，用于对第一外接矩形内的像素取反，得到一取反图像；
[0084]
第二矩形构建单元5，连接取反处理单元4，用于在取反图像中重新建立一逆外接矩形；
[0085]
输出单元6，分别连接第一矩形构建单元3和第二矩形构建单元5，用于输出逆外接矩形的预定位置的矩形点位置和/或第一外接矩形相应位置的矩形点位置，作为相应的动态角点的位置。
[0086]
作为优选的实施方式，其中，预处理至少包括图像二值化、形态学开操作中的任意一种或多种组合。
[0087]
采用本发明技术方案具有如下优点或有益效果：本发明通过对第一外接矩形的像素取反，拟合得到逆外接矩形，实现对传送带上动态传输的角点位置进行检测，消除传送带波动对检测结果的影响，不直接进行角点检测，避免由于不规整的角点呈现圆弧形而导致检测失败，提高检测鲁棒性。
[0088]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。