一种瓷砖质量在线检测装置及其检测方法
一种瓷砖质量在线检测装置及其检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种瓷砖质量在线检测装置，包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像。所述图像处理模块包括用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量的图像预处理单元；用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域的图像识别单元；以及用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景的图像成像单元。本发明还提供一种瓷砖质量在线检测方法。
【专利说明】一种瓷砖质量在线检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于探测与成像领域，涉及一种瓷砖质量在线检测装置及其图像信息检测方法。
【背景技术】
[0002]现代建筑中，瓷砖使用越来越普遍，在最近的几十年里，陶瓷的生产量大幅度提高，同时，我国的生产技术、生产工艺上有了根本性的发展，已经成为了陶瓷生产大国。最近几年，我国的陶瓷的生产能力、生产技术和产品的质量等都有了很大的提高。
[0003]陶瓷地砖的质量检测是陶瓷地砖生产过程当中的一个很重要的环节，质量参数从技术上可分为尺寸偏差、表面与结构质量、理化特性等三大类。现在陶瓷产品质量的检验标准主要采用2006年9月I日实施的GB/T4100-2006，在检测的过程中，如果发现陶瓷的色差，图形的尺寸出现问题，要追踪检测陶瓷的色料，印刷等环节，排除问题。但是，现在国内大多数的地砖生产企业还是使用人工来分选，自动化很低，准确性不高，劳动成本高。传统的人工检测过程是:人工分检是在生产线的末端进行，传送带的侧面装有几根强度很大的光管，在传输带的另外一侧有几名工人进行分检，质检的效果主要是决定于检验人员的经验和细心程度，如果检测人员处于工作疲劳状态，这会影响到检测的效果。在检测的过程中，质检人员挪动地砖，调节光线，由质检员进行观察，判断其上面印刷的图案是否完整，是否有缺失，由观察的结果来判断地砖的级别，再将地砖分流到不同的等级区域，对于地砖上的图案的检测，就先在陶瓷上找出图案的位置，再与标准的图案进行比较，确定陶瓷的等级，随着现在生产的陶瓷地砖尺寸越来越大，从原来的600*600，发展到现在的1000*1000，地砖的重量也越来越重，质检过程中耗费的劳动力也越来越大。
[0004]虽然国内的陶瓷机械最近几年发展迅猛，生产地砖的生产线由原来的完全进口发展到现在国产与进口并存，很多陶瓷生产设备都已经走出国内，走向世界，但是，自动分检和自动的质检至今还是陶瓷机械行业的空白，质量的检测和分级工艺还是使用传统的人工操作，对质量的提高形成极大的障碍，提高了陶瓷生产的成本，这是陶瓷企业急需解决的问题。陶瓷生产过程中，陶瓷生产线具有特殊的特点。首先，陶瓷生产线的不间断生产，从炉窖着火开始，陶瓷的生产就会不间断的。第二，陶瓷的样式越来越多，图形的复杂度越来越大,往往给质检人员产生了很大的工作压力。
[0005]人工检测地砖存在着很多的问题，首先是检测的速度和效率，在保证一定质量的前提下，人工质检需要花费很多的人力物力，大大增加了企业的生产成本。另外，人工质检中人为的因素还是很大，例如人的疲劳程度，地砖花式的复杂程度等。因此在这样的情况下，我们需要研制出一种分检系统，有利于减轻质检人员的劳动强度，加快质检的速度，适应生长线的高速生产。
[0006]目前常见的陶瓷墙地砖在线检测中主要有以下三种方法:基于机器视觉的检测技术、光学三角法和采用线阵CXD检测技术。最近国内已经有一些研究单位开发了一些自动检测装置，但是这些瓷砖检测设备大多为接触测量。接触测量是将探头与瓷砖接触通过机器内部算法进行尺寸测量。接触测量虽然是代替人工测量的一种有效方式，但是接触测量也造成了瓷砖表面的磨损，降低了瓷砖质量，同时接触离线的测量方式与实时在线测量相比检测效率要低很多。另一方面传统的离线、静态测量技术也无法满足现代加工中主动测量的要求，不能及时控制生产过程，在生产中经常出现因不能及时检测产品、控制流程而造成废品的情况，大大降低了产品合格率，最终影响企业经济效益，所以仍然还不能真正地使用到实际的生产中。虽然国外在线检测系统种类众多，但遗憾的是由于瓷土配料、生产工艺、流程控制等方面存在国情上的差异，其本地化存在诸多难点。而且这些检测线大都非常昂贵，比如意大利的瓷砖检测系统的售价超过200万，远超出了国内大部分瓷砖生产厂家的接受范围，即使投入生产后，也存在系统维护与升级困难等问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种操作简便、测量精准、数据量小的瓷砖质量在线检测装置。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:一种瓷砖质量在线检测装置，包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像。所述图像处理模块包括用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量的图像预处理单元；用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域的图像识别单元；以及用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景的图像成像单元。
[0009]进一步，所述图像识别单元为等边三角形识别单元，用以识别图像中的等边三角形并提取该等边三角形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为等边三角形时，若被检测瓷砖上的图形为等边三角形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的等边三角形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0010]进一步，所述图像识别单元也可以为等腰直角三角形识别单元，用以识别图像中的等腰直角三角形并提取该等腰直角三角形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为等腰直角三角形时，若被检测瓷砖上的图形为等腰直角三角形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的等腰直角三角形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0011]进一步，所述图像识别单元也可以为正方形识别单元，用以识别图像中的正方形并提取该正方形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为正方形时，若被检测瓷砖上的图形为正方形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的正方形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0012]进一步，所述图像识别单元还可以为圆形识别单元，用以识别图像中的圆形并提取该圆形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为圆形时，若被检测瓷砖上的图形为圆形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的圆形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0013]以及，该瓷砖质量在线检测装置进一步包括传输模块和存储模块，分别用于传输与存储经图像处理模块处理后的图像数据；所述图像处理模块进一步还包括图像压缩单元，其将图像成像单元获得的图像数据进行压缩处理。
[0014]所述图像采集模块为CXD摄像头；所述图像处理模块为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述图形显示模块为LED显示器。
[0015]相比于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测装置，操作简单，大大降低了质检员的工作量，并大幅提高检测的精确度；同时，由于该检测装置基于特定对象成像原理，最后图像显示装置显示的结果会将复杂背景去掉，转换成黑色或白色背景，由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0016]同时，本发明还提供一种瓷砖质量在线检测方法。
[0017]一种瓷砖质量在线检测方法，包括如下步骤:
[0018]S1:通过图像采集模块完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块；
[0019]S2:图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；
[0020]S3:图像显示模块显示出经过图像处理模块处理后的图像。
[0021]进一步，所述步骤S2包括以下步骤:
[0022]S21:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理；
[0023]S22:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域；
[0024]S23:通过二值化获取目标图形轮廓；
[0025]S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
[0026]以及，所述瓷砖质量在线检测方法还包括步骤S4:压缩单元将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块，或通过传输模块传输至服务器。
[0027]相对于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测方法基于特定对象成像原理，将瓷砖图像进行处理，提取特定的图形图像，将复杂背景替换为黑色或白色背景，从而将结果清晰地通过图形显示装置表现出来。由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0028]为了能更清晰的理解本发明，以下将结合【专利附图】
【附图说明】阐述本发明的【具体实施方式】。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明的瓷砖质量在线检测装置的结构框图。
[0030]图2是图1所示图像处理模块120的结构框图。
[0031]图3是本发明的实施例1的等腰直角三角形的检测流程图。
[0032]图4是Hough圆变换示意图。
[0033]图5是本发明的实施例4的圆形检测流程图。
【具体实施方式】
[0034]请参阅图1，其是本发明的瓷砖质量在线检测装置的结构框图。该瓷砖质量在线检测装置100包括图像采集模块110、图像处理模块120、图像显示模块130、传输模块140以及存储模块150。
[0035]该图像采集模块110完成瓷砖图像的采集，并将图像数据传送至图像处理模块120。该图像处理模块120对图像进行预处理、图形提取、替换背景及对目标进行成像，之后将处理后的图像通过图像显示模块130显示，或传送至存储模块150储存，也可通过传输模块140传送至远端服务器。
[0036]具体地，该图像采集模块110为CXD摄像头，该图像处理模块120为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片，该图像显示模块130为LED显示器。
[0037]请同时参阅图2，其是图1所示图像处理模块120的结构框图。该图像处理模块120包括图像预处理单元121、图像识别单元122、图像成像单元123、图像压缩单元124。由于拍摄的视频会受到各种条件的限制和干扰，如光线不均、线路传送所产生的噪声污染等影响到视频图像的清晰度和图像质量，因此图像预处理单元121首先对原始图像数据进行滤波、降噪、灰度变换等预处理以改善其图像质量。预处理后的图像数据传送至图像识别单元122，其识别在图像中存在的目标图形，并提取该图像中该目标图形所在的像素区域。该图像成像单元123将图像识别单元122提取的像素区域进行成像处理，将该目标图形之外的其他区域替换为白色或黑色的背景，仅将所提取的目标图形成像。该图像压缩单元124将图像成像单元123获得的图像数据进行压缩处理以便于传输和存储。经图像处理模块120处理后的图像传送至图像显示模块130显示，则质检员通过显示器可以直观明了地判断该瓷砖上的图形印刷是否标准。由于只有印刷符合要求的图形才会被图像识别单元122所识别，因此，只要显示器上能够显示目标图形，即表示该瓷砖图形印刷符合要求。否则，显示器上将不显示任何图形。
[0038]由于在瓷砖表面印刷的图形中，等腰直角三角形、等边直角三角形、正方形和圆形四种图形最为常见，且在印刷中出错的频率也较高，但是在质检时又常常遇到困难，例如正方形，我们质检过程中需要严格保证正方形的四个角都是直角，边长都是相等的。但是，如果通过人眼来观察，很难确保质检的质量，而通过本发明的瓷砖质量在线检测装置100则可以很好地解决这个问题，因为在瓷砖质量在线检测装置100中，如果印刷的并不是标准的正方形，例如有一个角并不是印刷成90度，该瓷砖质量在线检测装置100是检测不到这个图像的轮廓，证明瓷砖的质量并没有达到我们的要求。三角形和圆形的检测也是一样，如果印刷的图案并没有达到我们的要求，瓷砖质量在线检测装置100同样不能对其轮廓成像，通过瓷砖质量在线检测装置，我们能够大大减少了质检员的工作量，加快了质检的速度，保证了质检的质量。
[0039]该存储模块130包括SDRAM(同步动态随机存储器)、R0M(只读内存)和硬盘。其中，SDRAM主要是存储该图像处理模块120 (即DSP芯片)运行的操作系统、以及运算的临时数据；该ROM用来存放操作系统和系统设置数据；该硬盘是视频图像采集的数据需要存放在本地时的临时存放地方。
[0040]所述传输模块140包括有VGA (Video Graphics Array)接口、I/O接口和以太网通信装置，在基于TCP/IP协议的网络通信基础上使图像数据可以通过多种传输方式输出至远程服务器。
[0041]相比于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测装置，操作简单，大大降低了质检员的工作量，并大幅提高检测的精确度；同时，由于该检测装置基于特定对象成像原理，最后图像显示装置显示的结果会将复杂背景去掉，转换成黑色或白色背景，由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0042]以下具体说明该瓷砖质量在线检测装置100的工作过程:
[0043]S1:通过图像采集模块110完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块120 ；
[0044]S2:图像处理模块120确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；
[0045]S3:图像显示模块130显示出经过图像处理模块处理后的图像。
[0046]S4:图像压缩单元124将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块150，或通过传输模块140传输至服务器。
[0047]该瓷砖质量在线检测装置100的图像处理模块120通过对瓷砖图像的冗长信息进行筛选删除，获得特定目标图形的具体图像，并进行压缩处理，大大减少了图像数据量，减少了大量干扰信息，使质检员能够直观明了地通过显示器显示的目标图形判断该瓷砖是否合格，大大减轻了质检员的工作量，提高检测精度，而且还便于瓷砖图像数据的传输与存储。
[0048]进一步，该步骤S2具体还包括以下的工作过程:
[0049]S21:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理；
[0050]S22:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域；
[0051]S23:通过二值化获取目标图形轮廓；
[0052]S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
[0053]Hough变换是P.V.C.Hough根据数学对偶性原理提出的检测图像中直线的方法，后来这种方法不断地发展，现在人们利用Hough变换主要是用来检测直线，但是Hough变换只能用于检测二值图像，Hough变换的原理是:在平面坐标中，直线可以表示为:
[0054]y = ax+c
[0055]其中a为斜率，c为截距，根据上面式子，直线上的不同的点(X，y)在参数空间中转换为一族相交于一点的直线，如果我们能确定参数空间中的最大点，就实现了直线的检测了。
[0056]平面中的任何一条直线都可以用极坐标来表示，直线用极坐标表示的函数关系为:
[0057]P = xcos Θ +ysin Θ
[0058]P为原点到直线的距离，Θ确定的是直线的方向，如果对直线上多个点进行上述的变换，原图像中的η个点在参数空间中对应了 η条正弦曲线，并且相交于同一点。从上面可以看出，Hough变换具有下面的性质:
[0059]第一:一个点，从直角坐标系中映射到参数坐标中，就变成一条直线；
[0060]第二:参数空间中的任何一个点，对应着直角坐标中的一条直线；
[0061]第三:在直角坐标系中，如果将公共点映射到参数空间，那么在参数空间就变成同一条直线；
[0062]第四:直角坐标系中的共线点映射到参数空间中为一个交于同一点的直线[42]；
[0063]在工程上，实现Hough变换，可以按照下面的步骤:
[0064](I)将参数空间量化为mXn个单元，并且设置累加矩阵；
[0065](2)我们要给参数空间的坐标分配累加器，每个累加器的初始值都是O ;
[0066](3)拿出直角坐标系中的一个点(X，y)并代入式子(5-2)中，计算出P ；
[0067](4)在参数空间中，找出P和Θ对应的单元，将累加器加I ;
[0068](5)将直角坐标系中的每一个点都经过上面两步的处理，所有的点都映射到参数空间，在参数空间的累加器中找出最大值，最大值中的P和Θ就是直线中的参数。
[0069]经过了上面的5步之后，我们确定了直线的参数，利用检测出来的参数在新的图像中画直线，完成Hough变换。
[0070]以下结合具体实施例详细说明该瓷砖质量在线检测装置100的检测原理。
[0071]实施例1
[0072]本实施例中，所述图像识别单元122为等腰直角三角形识别单元。
[0073]在陶瓷的生产过程中，由于三角形的特殊性，在印刷三角形经常会出现偏差，例如，印刷一个等腰直角三角形，可能印刷出来的角并不是直角，直角边有点歪了，两条直角边不一定相等，在质检中，如果质检员要检查印刷出来的直角三角形是否符合我们的直角要求，往往需要拿着量角器逐个量度，这样大大影响了质检的速度，质检的准确度也大大降低。
[0074]请参阅图3，其为本发明的实施例1的等腰直角三角形的检测流程图。本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；等腰直角三角形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的等腰直角三角形算法提取并识别该边缘轮廓是否为等腰直角三角形。在判断是否为直角时，该算法能够允许印刷出现一定的偏差，偏差值设为2度，即只要直角边的角度能够达到89度-91度之间，两个45度角达到在44度到46度之间，就认为该等腰直角三角形满足印刷要求，并将该等腰直角三角形之外的其他区域替换为黑色或白色背景，在显示器显示等腰直角三角形图像，并将图像数据进行传输或存储。如果不满足印刷要求，显示器将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0075]实施例2
[0076]本实施例中，所述图像识别单元122为等边三角形识别单元。
[0077]本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；等边三角形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的等边三角形算法提取并识别该边缘轮廓是否为等边三角形。在判断是否为等边三角形时，该算法通过判断三角形的三个内角的余弦值是否相等，如果每个内角的余弦值在0.48-0.5之间，就认为这个内角是60度的，当三个内角都满足这个条件时，则判定这个三角形是等边三角形，并将该等边三角形之外的其他区域替换为黑色或白色背景，在显示器显示等边三角形图像，并将图像数据进行传输或存储。
[0078]实施例3
[0079]本实施例中，所述图像识别单元122为正方形识别单元。
[0080]在陶瓷生产中，印刷正方形往往会出现的偏差有以下两方面:一是角度的偏差，严格的正方形中，我们需要四个内角都要90度，但是印刷过程中经常由于机械的震动等原因，引起印刷错误，印刷的角度并不能满足4个内角都要90度；二是边长的偏差，在印刷中4条边长可能不是等长的。因此，这也是我们在正方形的质检中需要解决的问题。
[0081]本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；正方形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的正方形算法提取并识别该边缘轮廓是否为正方形。在判断是否为正方形时，首先是判断识别出来的轮廓是否满足四个角都为90度，当然在这个角度上也是允许一定的偏差，一般偏差值为2度。其次是判断识别出来的轮廓是否满足四条边是等长的，当然在长度上也是允许有偏差，如果偏差在可接受范围内，显示器才将正方形显示出来，如果不满足，将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0082]实施例4
[0083]本实施例中，所述图像识别单元122为圆形识别单元。
[0084]请参阅图4，其为Hough圆变换示意图。下面对Hough变换在圆形检测中的应用做简单的描述。
[0085]如果我们知道一个圆的圆心坐标(a，b)，以及半径r这三个参数，我们就能将圆表示为
[0086](x_a)2+(x_b)2 = r2
[0087]在这里，我们可以参照直线的检测方法将图中的点映射到三维空间(a，b，r)，映射之后，方程仍然是圆的方程，但是半径r和圆心(a，b)是未知的参数，直角坐标变换到参数空间中的变换关系如图4所示。
[0088]图像空间上的各个不同点映射至参数空间的圆锥，因此，各圆锥两两交集出两条弧线，如果图像空间上的各点都处于同一个圆的轨迹上时，则这些图像空间中的各点映射至参数空间后，其圆锥都会交于同一点，同样使用累加器来找出累加值最高的一组(a，b，r)，则这组(a，b，r)即为图像中该圆的圆心坐标(a，b)和半径r。
[0089]请参阅图5，其为本发明的实施例4的圆形检测流程图。在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；圆形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough圆变换识别该边缘轮廓是否圆形，若是圆形，则通过累加器确定圆心并画出该圆形，同时将背景取代为黑色或白色背景，在显示器显示圆形图像，并将图像数据进行传输或存储。如果不满足，将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0090]相对于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测方法基于特定对象成像原理，将瓷砖图像进行处理，提取特定的图形图像，将复杂背景替换为黑色或白色背景，从而将结果清晰地通过图形显示装置表现出来。由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更精准，大大降低质检员的工作量，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0091] 本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
【权利要求】
1.一种瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像；所述图像处理模块包括 图像预处理单元，用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量； 图像识别单元，用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域；图像成像单元，用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景。
2.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为等边三角形识别单元，用以识别图像中的等边三角形并提取该等边三角形所在的像素区域。
3.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为等腰直角三角形识别单元，用以识别图像中的等腰直角三角形并提取该等腰直角三角形所在的像素区域。
4.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为正方形识别单元，用以识别图像中的正方形并提取该正方形所在的像素区域。
5.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为圆形识别单元，用以识别图像中的圆形并提取该圆形所在的像素区域。
6.根据权利要求1-5任一项所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:还包括传输模块和存储模块，分别用于传输与存储经图像处理模块处理后的图像数据；所述图像处理模块进一步还包括图像压缩单元，其将图像成像单元获得的图像数据进行压缩处理。
7.根据权利要求6所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像采集模块为CXD摄像头；所述图像处理模块为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述图形显示模块为LED显示器。
8.一种瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:包括如下步骤 51:通过图像采集模块完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块； 52:图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像； 53:图像显示模块显示出经过图像处理模块处理后的图像。
9.根据权利要求8所述的瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:所述步骤S2包括以下步骤: 521:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理； 522:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域； 523:通过二值化获取目标图形轮廓； S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
10.根据权利要求9所述的瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:还包括步骤S4:压缩单元将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块，或通过传输模块传输至服务器。
【文档编号】H04N7/18GK104394385SQ201410758612
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】李军, 李红冰, 杨蝉霞, 区国安, 蓝建辉, 李榕 申请人:华南师范大学
【专利摘要】本发明涉及一种瓷砖质量在线检测装置，包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像。所述图像处理模块包括用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量的图像预处理单元；用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域的图像识别单元；以及用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景的图像成像单元。本发明还提供一种瓷砖质量在线检测方法。
【专利说明】一种瓷砖质量在线检测装置及其检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于探测与成像领域，涉及一种瓷砖质量在线检测装置及其图像信息检测方法。
【背景技术】
[0002]现代建筑中，瓷砖使用越来越普遍，在最近的几十年里，陶瓷的生产量大幅度提高，同时，我国的生产技术、生产工艺上有了根本性的发展，已经成为了陶瓷生产大国。最近几年，我国的陶瓷的生产能力、生产技术和产品的质量等都有了很大的提高。
[0003]陶瓷地砖的质量检测是陶瓷地砖生产过程当中的一个很重要的环节，质量参数从技术上可分为尺寸偏差、表面与结构质量、理化特性等三大类。现在陶瓷产品质量的检验标准主要采用2006年9月I日实施的GB/T4100-2006，在检测的过程中，如果发现陶瓷的色差，图形的尺寸出现问题，要追踪检测陶瓷的色料，印刷等环节，排除问题。但是，现在国内大多数的地砖生产企业还是使用人工来分选，自动化很低，准确性不高，劳动成本高。传统的人工检测过程是:人工分检是在生产线的末端进行，传送带的侧面装有几根强度很大的光管，在传输带的另外一侧有几名工人进行分检，质检的效果主要是决定于检验人员的经验和细心程度，如果检测人员处于工作疲劳状态，这会影响到检测的效果。在检测的过程中，质检人员挪动地砖，调节光线，由质检员进行观察，判断其上面印刷的图案是否完整，是否有缺失，由观察的结果来判断地砖的级别，再将地砖分流到不同的等级区域，对于地砖上的图案的检测，就先在陶瓷上找出图案的位置，再与标准的图案进行比较，确定陶瓷的等级，随着现在生产的陶瓷地砖尺寸越来越大，从原来的600*600，发展到现在的1000*1000，地砖的重量也越来越重，质检过程中耗费的劳动力也越来越大。
[0004]虽然国内的陶瓷机械最近几年发展迅猛，生产地砖的生产线由原来的完全进口发展到现在国产与进口并存，很多陶瓷生产设备都已经走出国内，走向世界，但是，自动分检和自动的质检至今还是陶瓷机械行业的空白，质量的检测和分级工艺还是使用传统的人工操作，对质量的提高形成极大的障碍，提高了陶瓷生产的成本，这是陶瓷企业急需解决的问题。陶瓷生产过程中，陶瓷生产线具有特殊的特点。首先，陶瓷生产线的不间断生产，从炉窖着火开始，陶瓷的生产就会不间断的。第二，陶瓷的样式越来越多，图形的复杂度越来越大,往往给质检人员产生了很大的工作压力。
[0005]人工检测地砖存在着很多的问题，首先是检测的速度和效率，在保证一定质量的前提下，人工质检需要花费很多的人力物力，大大增加了企业的生产成本。另外，人工质检中人为的因素还是很大，例如人的疲劳程度，地砖花式的复杂程度等。因此在这样的情况下，我们需要研制出一种分检系统，有利于减轻质检人员的劳动强度，加快质检的速度，适应生长线的高速生产。
[0006]目前常见的陶瓷墙地砖在线检测中主要有以下三种方法:基于机器视觉的检测技术、光学三角法和采用线阵CXD检测技术。最近国内已经有一些研究单位开发了一些自动检测装置，但是这些瓷砖检测设备大多为接触测量。接触测量是将探头与瓷砖接触通过机器内部算法进行尺寸测量。接触测量虽然是代替人工测量的一种有效方式，但是接触测量也造成了瓷砖表面的磨损，降低了瓷砖质量，同时接触离线的测量方式与实时在线测量相比检测效率要低很多。另一方面传统的离线、静态测量技术也无法满足现代加工中主动测量的要求，不能及时控制生产过程，在生产中经常出现因不能及时检测产品、控制流程而造成废品的情况，大大降低了产品合格率，最终影响企业经济效益，所以仍然还不能真正地使用到实际的生产中。虽然国外在线检测系统种类众多，但遗憾的是由于瓷土配料、生产工艺、流程控制等方面存在国情上的差异，其本地化存在诸多难点。而且这些检测线大都非常昂贵，比如意大利的瓷砖检测系统的售价超过200万，远超出了国内大部分瓷砖生产厂家的接受范围，即使投入生产后，也存在系统维护与升级困难等问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种操作简便、测量精准、数据量小的瓷砖质量在线检测装置。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:一种瓷砖质量在线检测装置，包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像。所述图像处理模块包括用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量的图像预处理单元；用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域的图像识别单元；以及用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景的图像成像单元。
[0009]进一步，所述图像识别单元为等边三角形识别单元，用以识别图像中的等边三角形并提取该等边三角形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为等边三角形时，若被检测瓷砖上的图形为等边三角形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的等边三角形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0010]进一步，所述图像识别单元也可以为等腰直角三角形识别单元，用以识别图像中的等腰直角三角形并提取该等腰直角三角形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为等腰直角三角形时，若被检测瓷砖上的图形为等腰直角三角形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的等腰直角三角形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0011]进一步，所述图像识别单元也可以为正方形识别单元，用以识别图像中的正方形并提取该正方形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为正方形时，若被检测瓷砖上的图形为正方形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的正方形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0012]进一步，所述图像识别单元还可以为圆形识别单元，用以识别图像中的圆形并提取该圆形所在的像素区域。当需检测的瓷砖印刷图形为圆形时，若被检测瓷砖上的图形为圆形，则该图形轮廓能够被识别并提取出来，而图像的其他区域则被替换为黑色或白色背景；质检员看到图像显示装置上显示黑色或白色背景的圆形时，即表示该瓷砖上印刷的图形合格。
[0013]以及，该瓷砖质量在线检测装置进一步包括传输模块和存储模块，分别用于传输与存储经图像处理模块处理后的图像数据；所述图像处理模块进一步还包括图像压缩单元，其将图像成像单元获得的图像数据进行压缩处理。
[0014]所述图像采集模块为CXD摄像头；所述图像处理模块为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述图形显示模块为LED显示器。
[0015]相比于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测装置，操作简单，大大降低了质检员的工作量，并大幅提高检测的精确度；同时，由于该检测装置基于特定对象成像原理，最后图像显示装置显示的结果会将复杂背景去掉，转换成黑色或白色背景，由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0016]同时，本发明还提供一种瓷砖质量在线检测方法。
[0017]一种瓷砖质量在线检测方法，包括如下步骤:
[0018]S1:通过图像采集模块完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块；
[0019]S2:图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；
[0020]S3:图像显示模块显示出经过图像处理模块处理后的图像。
[0021]进一步，所述步骤S2包括以下步骤:
[0022]S21:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理；
[0023]S22:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域；
[0024]S23:通过二值化获取目标图形轮廓；
[0025]S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
[0026]以及，所述瓷砖质量在线检测方法还包括步骤S4:压缩单元将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块，或通过传输模块传输至服务器。
[0027]相对于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测方法基于特定对象成像原理，将瓷砖图像进行处理，提取特定的图形图像，将复杂背景替换为黑色或白色背景，从而将结果清晰地通过图形显示装置表现出来。由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0028]为了能更清晰的理解本发明，以下将结合【专利附图】
【附图说明】阐述本发明的【具体实施方式】。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明的瓷砖质量在线检测装置的结构框图。
[0030]图2是图1所示图像处理模块120的结构框图。
[0031]图3是本发明的实施例1的等腰直角三角形的检测流程图。
[0032]图4是Hough圆变换示意图。
[0033]图5是本发明的实施例4的圆形检测流程图。
【具体实施方式】
[0034]请参阅图1，其是本发明的瓷砖质量在线检测装置的结构框图。该瓷砖质量在线检测装置100包括图像采集模块110、图像处理模块120、图像显示模块130、传输模块140以及存储模块150。
[0035]该图像采集模块110完成瓷砖图像的采集，并将图像数据传送至图像处理模块120。该图像处理模块120对图像进行预处理、图形提取、替换背景及对目标进行成像，之后将处理后的图像通过图像显示模块130显示，或传送至存储模块150储存，也可通过传输模块140传送至远端服务器。
[0036]具体地，该图像采集模块110为CXD摄像头，该图像处理模块120为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片，该图像显示模块130为LED显示器。
[0037]请同时参阅图2，其是图1所示图像处理模块120的结构框图。该图像处理模块120包括图像预处理单元121、图像识别单元122、图像成像单元123、图像压缩单元124。由于拍摄的视频会受到各种条件的限制和干扰，如光线不均、线路传送所产生的噪声污染等影响到视频图像的清晰度和图像质量，因此图像预处理单元121首先对原始图像数据进行滤波、降噪、灰度变换等预处理以改善其图像质量。预处理后的图像数据传送至图像识别单元122，其识别在图像中存在的目标图形，并提取该图像中该目标图形所在的像素区域。该图像成像单元123将图像识别单元122提取的像素区域进行成像处理，将该目标图形之外的其他区域替换为白色或黑色的背景，仅将所提取的目标图形成像。该图像压缩单元124将图像成像单元123获得的图像数据进行压缩处理以便于传输和存储。经图像处理模块120处理后的图像传送至图像显示模块130显示，则质检员通过显示器可以直观明了地判断该瓷砖上的图形印刷是否标准。由于只有印刷符合要求的图形才会被图像识别单元122所识别，因此，只要显示器上能够显示目标图形，即表示该瓷砖图形印刷符合要求。否则，显示器上将不显示任何图形。
[0038]由于在瓷砖表面印刷的图形中，等腰直角三角形、等边直角三角形、正方形和圆形四种图形最为常见，且在印刷中出错的频率也较高，但是在质检时又常常遇到困难，例如正方形，我们质检过程中需要严格保证正方形的四个角都是直角，边长都是相等的。但是，如果通过人眼来观察，很难确保质检的质量，而通过本发明的瓷砖质量在线检测装置100则可以很好地解决这个问题，因为在瓷砖质量在线检测装置100中，如果印刷的并不是标准的正方形，例如有一个角并不是印刷成90度，该瓷砖质量在线检测装置100是检测不到这个图像的轮廓，证明瓷砖的质量并没有达到我们的要求。三角形和圆形的检测也是一样，如果印刷的图案并没有达到我们的要求，瓷砖质量在线检测装置100同样不能对其轮廓成像，通过瓷砖质量在线检测装置，我们能够大大减少了质检员的工作量，加快了质检的速度，保证了质检的质量。
[0039]该存储模块130包括SDRAM(同步动态随机存储器)、R0M(只读内存)和硬盘。其中，SDRAM主要是存储该图像处理模块120 (即DSP芯片)运行的操作系统、以及运算的临时数据；该ROM用来存放操作系统和系统设置数据；该硬盘是视频图像采集的数据需要存放在本地时的临时存放地方。
[0040]所述传输模块140包括有VGA (Video Graphics Array)接口、I/O接口和以太网通信装置，在基于TCP/IP协议的网络通信基础上使图像数据可以通过多种传输方式输出至远程服务器。
[0041]相比于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测装置，操作简单，大大降低了质检员的工作量，并大幅提高检测的精确度；同时，由于该检测装置基于特定对象成像原理，最后图像显示装置显示的结果会将复杂背景去掉，转换成黑色或白色背景，由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更清晰，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0042]以下具体说明该瓷砖质量在线检测装置100的工作过程:
[0043]S1:通过图像采集模块110完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块120 ；
[0044]S2:图像处理模块120确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；
[0045]S3:图像显示模块130显示出经过图像处理模块处理后的图像。
[0046]S4:图像压缩单元124将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块150，或通过传输模块140传输至服务器。
[0047]该瓷砖质量在线检测装置100的图像处理模块120通过对瓷砖图像的冗长信息进行筛选删除，获得特定目标图形的具体图像，并进行压缩处理，大大减少了图像数据量，减少了大量干扰信息，使质检员能够直观明了地通过显示器显示的目标图形判断该瓷砖是否合格，大大减轻了质检员的工作量，提高检测精度，而且还便于瓷砖图像数据的传输与存储。
[0048]进一步，该步骤S2具体还包括以下的工作过程:
[0049]S21:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理；
[0050]S22:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域；
[0051]S23:通过二值化获取目标图形轮廓；
[0052]S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
[0053]Hough变换是P.V.C.Hough根据数学对偶性原理提出的检测图像中直线的方法，后来这种方法不断地发展，现在人们利用Hough变换主要是用来检测直线，但是Hough变换只能用于检测二值图像，Hough变换的原理是:在平面坐标中，直线可以表示为:
[0054]y = ax+c
[0055]其中a为斜率，c为截距，根据上面式子，直线上的不同的点(X，y)在参数空间中转换为一族相交于一点的直线，如果我们能确定参数空间中的最大点，就实现了直线的检测了。
[0056]平面中的任何一条直线都可以用极坐标来表示，直线用极坐标表示的函数关系为:
[0057]P = xcos Θ +ysin Θ
[0058]P为原点到直线的距离，Θ确定的是直线的方向，如果对直线上多个点进行上述的变换，原图像中的η个点在参数空间中对应了 η条正弦曲线，并且相交于同一点。从上面可以看出，Hough变换具有下面的性质:
[0059]第一:一个点，从直角坐标系中映射到参数坐标中，就变成一条直线；
[0060]第二:参数空间中的任何一个点，对应着直角坐标中的一条直线；
[0061]第三:在直角坐标系中，如果将公共点映射到参数空间，那么在参数空间就变成同一条直线；
[0062]第四:直角坐标系中的共线点映射到参数空间中为一个交于同一点的直线[42]；
[0063]在工程上，实现Hough变换，可以按照下面的步骤:
[0064](I)将参数空间量化为mXn个单元，并且设置累加矩阵；
[0065](2)我们要给参数空间的坐标分配累加器，每个累加器的初始值都是O ;
[0066](3)拿出直角坐标系中的一个点(X，y)并代入式子(5-2)中，计算出P ；
[0067](4)在参数空间中，找出P和Θ对应的单元，将累加器加I ;
[0068](5)将直角坐标系中的每一个点都经过上面两步的处理，所有的点都映射到参数空间，在参数空间的累加器中找出最大值，最大值中的P和Θ就是直线中的参数。
[0069]经过了上面的5步之后，我们确定了直线的参数，利用检测出来的参数在新的图像中画直线，完成Hough变换。
[0070]以下结合具体实施例详细说明该瓷砖质量在线检测装置100的检测原理。
[0071]实施例1
[0072]本实施例中，所述图像识别单元122为等腰直角三角形识别单元。
[0073]在陶瓷的生产过程中，由于三角形的特殊性，在印刷三角形经常会出现偏差，例如，印刷一个等腰直角三角形，可能印刷出来的角并不是直角，直角边有点歪了，两条直角边不一定相等，在质检中，如果质检员要检查印刷出来的直角三角形是否符合我们的直角要求，往往需要拿着量角器逐个量度，这样大大影响了质检的速度，质检的准确度也大大降低。
[0074]请参阅图3，其为本发明的实施例1的等腰直角三角形的检测流程图。本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；等腰直角三角形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的等腰直角三角形算法提取并识别该边缘轮廓是否为等腰直角三角形。在判断是否为直角时，该算法能够允许印刷出现一定的偏差，偏差值设为2度，即只要直角边的角度能够达到89度-91度之间，两个45度角达到在44度到46度之间，就认为该等腰直角三角形满足印刷要求，并将该等腰直角三角形之外的其他区域替换为黑色或白色背景，在显示器显示等腰直角三角形图像，并将图像数据进行传输或存储。如果不满足印刷要求，显示器将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0075]实施例2
[0076]本实施例中，所述图像识别单元122为等边三角形识别单元。
[0077]本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；等边三角形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的等边三角形算法提取并识别该边缘轮廓是否为等边三角形。在判断是否为等边三角形时，该算法通过判断三角形的三个内角的余弦值是否相等，如果每个内角的余弦值在0.48-0.5之间，就认为这个内角是60度的，当三个内角都满足这个条件时，则判定这个三角形是等边三角形，并将该等边三角形之外的其他区域替换为黑色或白色背景，在显示器显示等边三角形图像，并将图像数据进行传输或存储。
[0078]实施例3
[0079]本实施例中，所述图像识别单元122为正方形识别单元。
[0080]在陶瓷生产中，印刷正方形往往会出现的偏差有以下两方面:一是角度的偏差，严格的正方形中，我们需要四个内角都要90度，但是印刷过程中经常由于机械的震动等原因，引起印刷错误，印刷的角度并不能满足4个内角都要90度；二是边长的偏差，在印刷中4条边长可能不是等长的。因此，这也是我们在正方形的质检中需要解决的问题。
[0081]本实施例中，在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；正方形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough变换的正方形算法提取并识别该边缘轮廓是否为正方形。在判断是否为正方形时，首先是判断识别出来的轮廓是否满足四个角都为90度，当然在这个角度上也是允许一定的偏差，一般偏差值为2度。其次是判断识别出来的轮廓是否满足四条边是等长的，当然在长度上也是允许有偏差，如果偏差在可接受范围内，显示器才将正方形显示出来，如果不满足，将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0082]实施例4
[0083]本实施例中，所述图像识别单元122为圆形识别单元。
[0084]请参阅图4，其为Hough圆变换示意图。下面对Hough变换在圆形检测中的应用做简单的描述。
[0085]如果我们知道一个圆的圆心坐标(a，b)，以及半径r这三个参数，我们就能将圆表示为
[0086](x_a)2+(x_b)2 = r2
[0087]在这里，我们可以参照直线的检测方法将图中的点映射到三维空间(a，b，r)，映射之后，方程仍然是圆的方程，但是半径r和圆心(a，b)是未知的参数，直角坐标变换到参数空间中的变换关系如图4所示。
[0088]图像空间上的各个不同点映射至参数空间的圆锥，因此，各圆锥两两交集出两条弧线，如果图像空间上的各点都处于同一个圆的轨迹上时，则这些图像空间中的各点映射至参数空间后，其圆锥都会交于同一点，同样使用累加器来找出累加值最高的一组(a，b，r)，则这组(a，b，r)即为图像中该圆的圆心坐标(a，b)和半径r。
[0089]请参阅图5，其为本发明的实施例4的圆形检测流程图。在预处理单元121对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理后；圆形识别单元通过canny边缘检测算子进行边缘检测，并对边缘图像进行二值化，再通过Hough圆变换识别该边缘轮廓是否圆形，若是圆形，则通过累加器确定圆心并画出该圆形，同时将背景取代为黑色或白色背景，在显示器显示圆形图像，并将图像数据进行传输或存储。如果不满足，将不会显示任何图像，即表示该瓷砖为次品，质检员将会将此地砖检出，作为废品处理。
[0090]相对于现有技术，本发明的一种瓷砖质量在线检测方法基于特定对象成像原理，将瓷砖图像进行处理，提取特定的图形图像，将复杂背景替换为黑色或白色背景，从而将结果清晰地通过图形显示装置表现出来。由于没有其它的图形背景干扰，所以不但能够使瓷砖形状检测更精准，大大降低质检员的工作量，而且也会相应的减少数据量，有利于数据的在线传输和储存。
[0091] 本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
【权利要求】
1.一种瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:包括图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块，所述图像采集模块完成瓷砖的图像采集后将图像数据传送至图像处理模块，所述图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像；所述图像显示模块用于显示图形处理模块处理后得到的图像；所述图像处理模块包括 图像预处理单元，用于对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理以改善其图像质量； 图像识别单元，用于识别在图像中存在的目标图形，并提取该目标图形所在的像素区域；图像成像单元，用于将图像识别单元提取的目标图形所在的像素区域进行成像处理，并将目标图形之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景。
2.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为等边三角形识别单元，用以识别图像中的等边三角形并提取该等边三角形所在的像素区域。
3.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为等腰直角三角形识别单元，用以识别图像中的等腰直角三角形并提取该等腰直角三角形所在的像素区域。
4.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为正方形识别单元，用以识别图像中的正方形并提取该正方形所在的像素区域。
5.根据权利要求1所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像识别单元为圆形识别单元，用以识别图像中的圆形并提取该圆形所在的像素区域。
6.根据权利要求1-5任一项所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:还包括传输模块和存储模块，分别用于传输与存储经图像处理模块处理后的图像数据；所述图像处理模块进一步还包括图像压缩单元，其将图像成像单元获得的图像数据进行压缩处理。
7.根据权利要求6所述的瓷砖质量在线检测装置，其特征在于:所述图像采集模块为CXD摄像头；所述图像处理模块为DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述图形显示模块为LED显示器。
8.一种瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:包括如下步骤 51:通过图像采集模块完成瓷砖图像采集后将图像数据传送至图像处理模块； 52:图像处理模块确定图像的目标图形并对该目标图形进行成像； 53:图像显示模块显示出经过图像处理模块处理后的图像。
9.根据权利要求8所述的瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:所述步骤S2包括以下步骤: 521:对原始瓷砖图像数据进行滤波、降噪及灰度变换的预处理； 522:通过边缘检测获取在图像中存在的目标图形所在的像素区域； 523:通过二值化获取目标图形轮廓； S24:通过Hough变换算法检测所获取的目标图形轮廓是否为所设定的图形，若是，则将该图形轮廓之外的其他像素区域替换为黑色或白色背景并将轮廓的图形进行成像；若不是，则不显示任何图像；所述图形为等腰直角三角形或等边三角形或正方形或圆形。
10.根据权利要求9所述的瓷砖质量在线检测方法，其特征在于:还包括步骤S4:压缩单元将经过图像处理模块处理后的图像进行压缩处理并将其存储至存储模块，或通过传输模块传输至服务器。
【文档编号】H04N7/18GK104394385SQ201410758612
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】李军, 李红冰, 杨蝉霞, 区国安, 蓝建辉, 李榕 申请人:华南师范大学
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