基于曲率极值的薄片叠层图像分析与数量检测

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在纸张、烟标、包装盒、pcb电路板、太阳能硅片等薄片产品制造领域,薄片叠层数量检测是必不可少的生产环节,其计数精度将直接影响工厂的经济利益和后续生产作业。传统人工计数、物理计数方法普遍存在误差大、效率低等问题,不能满足现在工业的实时性、准确性的要求。随着机器视觉技术的不断发展以及其非接触式、强时效性的优势,将其运用在薄片数量检测上的研究逐步增多。  叠层薄片检测存在以下问题:一是薄片放置保存过程中,不可避免的会存在一些异常情况,如粘上异物、受潮、端面磨损等,这些异常情况会增大薄片检测难度;二是不同类型的薄片对曝光值和分辨率要求不一样;三是薄片图像的特征点少,较难对拼接区域进行拼接与计数。针对以上薄片检测难题,本文设计了一种基于曲率极值的薄片叠层图像分析和数量检测系统。具体内容如下:  (1)针对不同类型薄片的检测需求,设计了一种调节方便的多相机成像系统,其可根据不同测量范围和分辨率需求改变相机的工作距离,从而采集视野范围不同的叠层薄片图像。  (2)针对存在异常情况薄片的检测难题,基于其端面图像的纹理特点,本文设计了一种基于曲率极值的薄片叠层图像的线检测算法。通过计算叠层薄片的灰度剖面曲率值,从而获取灰度剖面曲率的极小值来检测薄片的中心点;因采集的薄片图片不能保证清晰度均匀、薄片无异常情况,所以接下来需要对上一步检测到的中心点根据中心距和灰度值进行校正,最后获得叠层薄片的线检测结果。  (3)由于单个相机的成像视野有限,无法满足工业一次检测较多薄片的需求,所以本文采用了一种通过确定拼接位置来对图像进行拼接的方法。首先预估拼接点,通过灰度值对其进行校正。然后对相机进行标定,获取相机的内外参数和旋转平移矩阵;接着对图像进行极线矫正。再通过相关性度量来确定最终的拼接位置从而完成图像的拼接。最后通过峰值检测对薄片进行计数。  (4)根据客户需求设计了相应的应用软件。为了能够应对不同亮度的薄片端面图像检测问题,设计了三种不同曝光值以供选择。并对多种不同类型的薄片,如厚烟标、薄烟标、pcb电路板、自行车便签、衣服商标等进行了测试。
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