基于機(jī)器視覺棒材復(fù)檢計(jì)數(shù)系統(tǒng)

余昕++劉國(guó)華++黃振輝

摘 要：在棒材的生產(chǎn)過程中，為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，采用非接觸式方法對(duì)棒材進(jìn)行復(fù)檢計(jì)數(shù)。利用工業(yè)CCD對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行中值濾波、二值化、BLOB處理，提取棒材端面特征并計(jì)數(shù)。

關(guān)鍵詞：棒材 圖像處理 閾值

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（c）-0074-01

在傳統(tǒng)的棒材生產(chǎn)過程中，對(duì)棒材的復(fù)檢計(jì)數(shù)一般都是由工人手動(dòng)進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且人工計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率受人為因素影響較大。因此，提出基于機(jī)器視覺的棒材復(fù)檢計(jì)數(shù)方法：利用CCD攝像機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理、閾值分割、提取圖像特征并計(jì)數(shù)，提高棒材計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。

1 棒材端面圖像處理過程

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

系統(tǒng)工作原理：當(dāng)捆扎棒材或散裝棒材通過攝像區(qū)域時(shí)，利用CCD攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像通過圖像采集卡傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過相關(guān)的軟件處理后提取棒材端面特征，最后進(jìn)行計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，工作人員可以通過觀察棒材是否多計(jì)或漏計(jì)，從而手動(dòng)進(jìn)行修正。圖1為該系統(tǒng)計(jì)數(shù)流程圖。

1.2 中值濾波

圖像在生成、傳輸和保存的過程中往往會(huì)受到多方面的噪聲和干擾，比如傳感器的噪聲、相機(jī)的顆粒噪聲、信號(hào)頻道的誤差等。因此，對(duì)于混雜噪聲的圖像，我們必須加以處理，采用中值濾波器，其對(duì)很多種隨機(jī)噪聲都有很好的去噪能力，尤其對(duì)單極或雙極脈沖噪聲非常有效，而且在相同尺寸下比線性平滑濾波器引起的模糊更少。

1.3 圖像的二值化

在CCD拍攝的圖像中要準(zhǔn)確的識(shí)別棒材端面特征，就需要將棒材端面從背景中提取出來，因此必須對(duì)去噪處理后的灰度圖像進(jìn)行二值化處理。二值化的處理關(guān)鍵是閾值的選擇。如果閾值過高，部分代表棒材端面的亮點(diǎn)將會(huì)融入背景，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)小于實(shí)際值；如果閾值過低，部分代表背景的暗點(diǎn)將會(huì)被識(shí)別為棒材端面，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)大于實(shí)際值。在確定閾值的情況中，我們采用雙峰直方圖來確定閾值。圖2為均衡化后直方圖，選擇雙峰間低谷所對(duì)應(yīng)的灰度作為分割閾值，即選擇分割閾值為125，從而將目標(biāo)和背景分離。

2 棒材計(jì)數(shù)過程

2.1 自動(dòng)計(jì)數(shù)

在棒材的特征識(shí)別過程中，我們將已識(shí)別的棒材端面點(diǎn)上相應(yīng)的紅點(diǎn)。點(diǎn)上紅點(diǎn)有兩個(gè)好處：1）我們可以根據(jù)打點(diǎn)來計(jì)數(shù)；2）我們可通過點(diǎn)上紅點(diǎn)來觀察有哪些棒材是漏記或者多記的，以方便后續(xù)的人工修正。圖3為棒材識(shí)別結(jié)果，通過對(duì)棒材端面進(jìn)行打點(diǎn)，軟件可以自動(dòng)記錄畫定區(qū)域內(nèi)棒材的數(shù)目，如圖所示該捆棒材為85根。

2.2 人工修正

軟件自動(dòng)計(jì)數(shù)是有局限性的，它受環(huán)境的影響比較大。準(zhǔn)確計(jì)數(shù)是建立在棒材的端面比較平整不粘連的基礎(chǔ)上的，若棒材有縮進(jìn)或棒材端面銹蝕粘連，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果小于實(shí)際值；若棒材有突出或背景環(huán)境較棒材端面不易區(qū)分，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果大于實(shí)際值。因此，為了更加準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們加入手動(dòng) “+1”和“-1”的修正來調(diào)整計(jì)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)棒材準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。

3 結(jié)語

采用CCD相機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)成捆棒材的準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，解決了實(shí)際生產(chǎn)的需要，可以有效的提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)帶來巨大的效益。

參考文獻(xiàn)

[1] Pratt，W.K.數(shù)字圖像處理[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12：216-222.

[2] 田原塬，潘敏凱，劉思陽(yáng).電容器鋁殼表面缺陷檢測(cè)的CCD圖像處理[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（5）：73-75.

[3] 吳海濱，張杰，陳軍，等.基于CCD成像的輪箍表面熒光磁粉探傷方法及缺陷圖像處理研究[J].大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào)， 2006（2）：155-160.endprint

摘 要：在棒材的生產(chǎn)過程中，為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，采用非接觸式方法對(duì)棒材進(jìn)行復(fù)檢計(jì)數(shù)。利用工業(yè)CCD對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行中值濾波、二值化、BLOB處理，提取棒材端面特征并計(jì)數(shù)。

關(guān)鍵詞：棒材 圖像處理 閾值

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（c）-0074-01

在傳統(tǒng)的棒材生產(chǎn)過程中，對(duì)棒材的復(fù)檢計(jì)數(shù)一般都是由工人手動(dòng)進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且人工計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率受人為因素影響較大。因此，提出基于機(jī)器視覺的棒材復(fù)檢計(jì)數(shù)方法：利用CCD攝像機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理、閾值分割、提取圖像特征并計(jì)數(shù)，提高棒材計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。

1 棒材端面圖像處理過程

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

系統(tǒng)工作原理：當(dāng)捆扎棒材或散裝棒材通過攝像區(qū)域時(shí)，利用CCD攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像通過圖像采集卡傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過相關(guān)的軟件處理后提取棒材端面特征，最后進(jìn)行計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，工作人員可以通過觀察棒材是否多計(jì)或漏計(jì)，從而手動(dòng)進(jìn)行修正。圖1為該系統(tǒng)計(jì)數(shù)流程圖。

1.2 中值濾波

圖像在生成、傳輸和保存的過程中往往會(huì)受到多方面的噪聲和干擾，比如傳感器的噪聲、相機(jī)的顆粒噪聲、信號(hào)頻道的誤差等。因此，對(duì)于混雜噪聲的圖像，我們必須加以處理，采用中值濾波器，其對(duì)很多種隨機(jī)噪聲都有很好的去噪能力，尤其對(duì)單極或雙極脈沖噪聲非常有效，而且在相同尺寸下比線性平滑濾波器引起的模糊更少。

1.3 圖像的二值化

在CCD拍攝的圖像中要準(zhǔn)確的識(shí)別棒材端面特征，就需要將棒材端面從背景中提取出來，因此必須對(duì)去噪處理后的灰度圖像進(jìn)行二值化處理。二值化的處理關(guān)鍵是閾值的選擇。如果閾值過高，部分代表棒材端面的亮點(diǎn)將會(huì)融入背景，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)小于實(shí)際值；如果閾值過低，部分代表背景的暗點(diǎn)將會(huì)被識(shí)別為棒材端面，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)大于實(shí)際值。在確定閾值的情況中，我們采用雙峰直方圖來確定閾值。圖2為均衡化后直方圖，選擇雙峰間低谷所對(duì)應(yīng)的灰度作為分割閾值，即選擇分割閾值為125，從而將目標(biāo)和背景分離。

2 棒材計(jì)數(shù)過程

2.1 自動(dòng)計(jì)數(shù)

在棒材的特征識(shí)別過程中，我們將已識(shí)別的棒材端面點(diǎn)上相應(yīng)的紅點(diǎn)。點(diǎn)上紅點(diǎn)有兩個(gè)好處：1）我們可以根據(jù)打點(diǎn)來計(jì)數(shù)；2）我們可通過點(diǎn)上紅點(diǎn)來觀察有哪些棒材是漏記或者多記的，以方便后續(xù)的人工修正。圖3為棒材識(shí)別結(jié)果，通過對(duì)棒材端面進(jìn)行打點(diǎn)，軟件可以自動(dòng)記錄畫定區(qū)域內(nèi)棒材的數(shù)目，如圖所示該捆棒材為85根。

2.2 人工修正

軟件自動(dòng)計(jì)數(shù)是有局限性的，它受環(huán)境的影響比較大。準(zhǔn)確計(jì)數(shù)是建立在棒材的端面比較平整不粘連的基礎(chǔ)上的，若棒材有縮進(jìn)或棒材端面銹蝕粘連，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果小于實(shí)際值；若棒材有突出或背景環(huán)境較棒材端面不易區(qū)分，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果大于實(shí)際值。因此，為了更加準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們加入手動(dòng) “+1”和“-1”的修正來調(diào)整計(jì)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)棒材準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。

3 結(jié)語

采用CCD相機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)成捆棒材的準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，解決了實(shí)際生產(chǎn)的需要，可以有效的提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)帶來巨大的效益。

參考文獻(xiàn)

[1] Pratt，W.K.數(shù)字圖像處理[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12：216-222.

[2] 田原塬，潘敏凱，劉思陽(yáng).電容器鋁殼表面缺陷檢測(cè)的CCD圖像處理[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（5）：73-75.

[3] 吳海濱，張杰，陳軍，等.基于CCD成像的輪箍表面熒光磁粉探傷方法及缺陷圖像處理研究[J].大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào)， 2006（2）：155-160.endprint

摘 要：在棒材的生產(chǎn)過程中，為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，采用非接觸式方法對(duì)棒材進(jìn)行復(fù)檢計(jì)數(shù)。利用工業(yè)CCD對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，通過數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行中值濾波、二值化、BLOB處理，提取棒材端面特征并計(jì)數(shù)。

關(guān)鍵詞：棒材 圖像處理 閾值

中圖分類號(hào)：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（c）-0074-01

在傳統(tǒng)的棒材生產(chǎn)過程中，對(duì)棒材的復(fù)檢計(jì)數(shù)一般都是由工人手動(dòng)進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且人工計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率受人為因素影響較大。因此，提出基于機(jī)器視覺的棒材復(fù)檢計(jì)數(shù)方法：利用CCD攝像機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行圖像采集，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理、閾值分割、提取圖像特征并計(jì)數(shù)，提高棒材計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。

1 棒材端面圖像處理過程

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

系統(tǒng)工作原理：當(dāng)捆扎棒材或散裝棒材通過攝像區(qū)域時(shí)，利用CCD攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，并將采集到的圖像通過圖像采集卡傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過相關(guān)的軟件處理后提取棒材端面特征，最后進(jìn)行計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)過程中，工作人員可以通過觀察棒材是否多計(jì)或漏計(jì)，從而手動(dòng)進(jìn)行修正。圖1為該系統(tǒng)計(jì)數(shù)流程圖。

1.2 中值濾波

圖像在生成、傳輸和保存的過程中往往會(huì)受到多方面的噪聲和干擾，比如傳感器的噪聲、相機(jī)的顆粒噪聲、信號(hào)頻道的誤差等。因此，對(duì)于混雜噪聲的圖像，我們必須加以處理，采用中值濾波器，其對(duì)很多種隨機(jī)噪聲都有很好的去噪能力，尤其對(duì)單極或雙極脈沖噪聲非常有效，而且在相同尺寸下比線性平滑濾波器引起的模糊更少。

1.3 圖像的二值化

在CCD拍攝的圖像中要準(zhǔn)確的識(shí)別棒材端面特征，就需要將棒材端面從背景中提取出來，因此必須對(duì)去噪處理后的灰度圖像進(jìn)行二值化處理。二值化的處理關(guān)鍵是閾值的選擇。如果閾值過高，部分代表棒材端面的亮點(diǎn)將會(huì)融入背景，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)小于實(shí)際值；如果閾值過低，部分代表背景的暗點(diǎn)將會(huì)被識(shí)別為棒材端面，計(jì)數(shù)結(jié)果將會(huì)大于實(shí)際值。在確定閾值的情況中，我們采用雙峰直方圖來確定閾值。圖2為均衡化后直方圖，選擇雙峰間低谷所對(duì)應(yīng)的灰度作為分割閾值，即選擇分割閾值為125，從而將目標(biāo)和背景分離。

2 棒材計(jì)數(shù)過程

2.1 自動(dòng)計(jì)數(shù)

在棒材的特征識(shí)別過程中，我們將已識(shí)別的棒材端面點(diǎn)上相應(yīng)的紅點(diǎn)。點(diǎn)上紅點(diǎn)有兩個(gè)好處：1）我們可以根據(jù)打點(diǎn)來計(jì)數(shù)；2）我們可通過點(diǎn)上紅點(diǎn)來觀察有哪些棒材是漏記或者多記的，以方便后續(xù)的人工修正。圖3為棒材識(shí)別結(jié)果，通過對(duì)棒材端面進(jìn)行打點(diǎn)，軟件可以自動(dòng)記錄畫定區(qū)域內(nèi)棒材的數(shù)目，如圖所示該捆棒材為85根。

2.2 人工修正

軟件自動(dòng)計(jì)數(shù)是有局限性的，它受環(huán)境的影響比較大。準(zhǔn)確計(jì)數(shù)是建立在棒材的端面比較平整不粘連的基礎(chǔ)上的，若棒材有縮進(jìn)或棒材端面銹蝕粘連，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果小于實(shí)際值；若棒材有突出或背景環(huán)境較棒材端面不易區(qū)分，此時(shí)計(jì)數(shù)結(jié)果大于實(shí)際值。因此，為了更加準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們加入手動(dòng) “+1”和“-1”的修正來調(diào)整計(jì)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)棒材準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。

3 結(jié)語

采用CCD相機(jī)對(duì)棒材端面進(jìn)行拍攝，利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)成捆棒材的準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，解決了實(shí)際生產(chǎn)的需要，可以有效的提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，為企業(yè)帶來巨大的效益。

參考文獻(xiàn)

[1] Pratt，W.K.數(shù)字圖像處理[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.12：216-222.

[2] 田原塬，潘敏凱，劉思陽(yáng).電容器鋁殼表面缺陷檢測(cè)的CCD圖像處理[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（5）：73-75.

[3] 吳海濱，張杰，陳軍，等.基于CCD成像的輪箍表面熒光磁粉探傷方法及缺陷圖像處理研究[J].大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào)， 2006（2）：155-160.endprint