一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，属于图像处理技术领域。一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，包括目标图像采集模块、目标图像处理模块、检测数据分析模块；目标图像采集模块用于采集喷雾图像；目标图像处理模块用于对采集的喷雾图像进行处理，计算喷雾雾化角；检测数据分析模块对喷雾雾化角进行数据统计分析，获得检测结果。本发明专利技术的基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统可以快速、准确、稳定的测量喷嘴雾化角，解决人工手动测量的随机性。本发明专利技术还提出了一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测方法。

A Vision-based Automatic Detection System and Method for Nozzle Atomization Angle

The invention provides an automatic detection system of nozzle atomization angle based on vision, which belongs to the field of image processing technology. A vision based automatic detection system for nozzle atomization angle includes a target image acquisition module, a target image processing module and a detection data analysis module; the target image acquisition module is used for collecting spray images; the target image processing module is used for processing the collected spray images, and calculates the spray atomization angle; and the detection data analysis module carries out the data collection for the spray atomization angle. Calculate and analyze, and get the test results. The automatic detection system of nozzle atomization angle based on vision can measure the nozzle atomization angle quickly, accurately and stably, and solve the randomness of manual measurement. The invention also proposes an automatic detection method of nozzle atomization angle based on vision.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统及方法
本专利技术涉及图像处理领域，特别涉及一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统及方法。
技术介绍
喷嘴作为发动机的关键部件，其性能的好坏直接关系到发动机的燃烧效率和运行稳定性。喷雾雾化角是喷嘴性能的重要指标之一，喷嘴的雾化角是指喷嘴喷射出来的雾化效果所形成的角度，通过喷雾的角度可以直观地获得雾化效果，通过数据分析可以确定当前喷嘴雾化效果是否达标。但目前，喷嘴雾化角度的检测仍然采用人工目测，随机性高，可靠性低。为提高雾化角检测的准确度，设计一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统及方法，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统及方法，通过搭建视觉硬件平台，采集清晰的喷嘴喷雾图像，通过图像处理计算雾化角度并加以数据分析，获得检测结果，对于异常结果输出信号至报警装置。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，包括目标图像采集模块、目标图像处理模块、检测数据分析模块；目标图像采集模块用于采集喷雾图像；目标图像处理模块用于对采集的喷雾图像进行处理，计算喷雾雾化角；检测数据分析模块对喷雾雾化角进行数据统计分析，获得检测结果。可选地，所述目标图像采集模块包括：背光源、相机、镜头、喷嘴、背景板、箱体，相机通过线缆与计算机相连接；相机接收触发信号，间隔采集多幅喷嘴喷雾图像，并发送至计算机进行后续处理；背光源固定在箱体外侧，背景板固定在箱体内侧位于背光源上方的位置，箱体相对于背光源和相机的两面为玻璃，用于背光源打光照明和相机采集图像；喷嘴设置在箱体中，位于背景板和镜头之间。可选地，所述目标图像处理模块包括预处理单元、边缘检测单元、轮廓分析单元、锥角角度计算单元；预处理单元首先通过高斯滤波算法对图像进行平滑处理，并通过图像二值化操作得到二值化图像；边缘检测单元对二值化图像通过边缘检测算法进行边缘提取，轮廓分析单元利用轮廓分析算法从边缘曲线中筛选喷雾轮廓；锥角角度计算单元通过直线拟合算法得到锥角角度的边界线，并计算出直线夹角即锥角角度。可选地，所述预处理单元通过图像二值化操作得到二值化图像的步骤，具体包括：首先，按图像的灰度特性,将图像分成背景和前景两部分；然后，对于图像I(x,y)，前景和背景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度记为μ0；属于背景的像素点数占整幅图像的比例记为ω1，其平均灰度记为μ1；图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g；接下来，图像的大小为M×N，图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度值大于阈值T的像素个数记作N1，则有：ω0＝N0/M×N(1)ω1＝N1/M×N(2)N0+N1＝M×N(3)ω0+ω1＝1(4)μ＝ω0*μ0+ω1*μ1(5)g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2(6)将式(5)代入式(6),得到等价公式:g＝ω0ω1(μ0-μ1)2(7)采用遍历的方法得到使类间方差g最大的阈值T,即为所求的二值化图像。可选地，所述边缘检测单元对二值化图像通过Canny边缘检测算法进行边缘提取。可选地，所述轮廓分析单元利用轮廓分析算法从边缘曲线中筛选喷雾轮廓，根据喷雾轮廓的特点筛选出符合要求的边缘图像，通过对轮廓长度排序，筛选出最长的两条即为喷雾轮廓。本专利技术还提出了一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测方法，包括以下步骤：采集多幅喷嘴喷雾图像；对多幅喷嘴喷雾图像进行预处理，提取喷雾轮廓；通过直线拟合算法得到锥角角度的边界线，计算出锥角角度；对多次锥角角度进行数据分析，获得检测结果。可选地，所述对多幅喷嘴喷雾图像进行预处理，提取喷雾轮廓的步骤包括：首先通过高斯滤波算法对图像进行平滑处理，并通过图像二值化操作得到二值化图像；然后，对二值化图像通过边缘检测算法进行边缘提取，并利用轮廓分析算法从边缘曲线中筛选喷雾轮廓。可选地，所述通过图像二值化操作得到二值化图像的步骤，具体包括：首先，按图像的灰度特性，将图像分成背景和前景两部分；然后，对于图像I(x,y)，前景和背景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度记为μ0；属于背景的像素点数占整幅图像的比例记为ω1，其平均灰度记为μ1；图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g；接下来，图像的大小为M×N，图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1，则有：ω0＝N0/M×N(1)ω1＝N1/M×N(2)N0+N1＝M×N(3)ω0+ω1＝1(4)μ＝ω0*μ0+ω1*μ1(5)g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2(6)将式(5)代入式(6),得到等价公式:g＝ω0ω1(μ0-μ1)2(7)采用遍历的方法得到使类间方差g最大的阈值T,即为所求的二值化图像。可选地，所述利用轮廓分析算法从边缘曲线中筛选喷雾轮廓的步骤，包括：所述轮廓分析算法根据喷雾轮廓的特点筛选出符合要求的边缘图像，通过对轮廓长度排序，筛选出最长的两条即为喷雾轮廓。本专利技术的有益效果是：(1)可以快速、准确、稳定的测量喷嘴雾化角，解决人工手动测量的随机性；(2)可以通过导出检测报告协助分析当前批次产品质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统的一个可选实施例的框图；图2为本专利技术的目标图像采集模块的一个可选实施例的结构示意图；图3为本专利技术的目标图像处理模块的一个可选实施例的框图；图4为本专利技术一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统的另一个可选实施例的框图；图5为本专利技术一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测方法的一个可选实施例的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统的一个可选实施例。该可选实施例中，基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，包括目标图像采集模块1、目标图像处理模块2、检测数据分析模块3，目标图像采集模块1用于采集喷雾图像，目标图像处理模块2用于对采集的喷雾图像进行处理，计算喷雾雾化角，检测数据分析模块3对喷雾雾化角进行数据统计分析，获得检测结果。基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统设置有根据油雾特征设计的能够清晰突出油雾边缘的打光方式，结合图像处理算法准确地得到锥角角度，经过统计分析后生成测试结果。图2示出了目标图像采集模块的一个可选实施例。该可选实施例中，目标图像采集模块包括：背光源11、相机12、镜头13、喷嘴15、背景板16、箱体17，相机12通过线缆与计算机14相连接。目标到位后，相机12接收触发信号间隔采集多幅喷嘴喷雾图像，并发送至计算机14进行后续处理。背光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，其特征在于，包括目标图像采集模块、目标图像处理模块、检测数据分析模块；目标图像采集模块用于采集喷雾图像；目标图像处理模块用于对采集的喷雾图像进行处理，计算喷雾雾化角；检测数据分析模块对喷雾雾化角进行数据统计分析，获得检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，其特征在于，包括目标图像采集模块、目标图像处理模块、检测数据分析模块；目标图像采集模块用于采集喷雾图像；目标图像处理模块用于对采集的喷雾图像进行处理，计算喷雾雾化角；检测数据分析模块对喷雾雾化角进行数据统计分析，获得检测结果。2.如权利要求1所述的一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，其特征在于，所述目标图像采集模块包括：背光源、相机、镜头、喷嘴、背景板、箱体，相机通过线缆与计算机相连接；相机接收触发信号，间隔采集多幅喷嘴喷雾图像，并发送至计算机进行后续处理；背光源固定在箱体外侧，背景板固定在箱体内侧位于背光源上方的位置，箱体相对于背光源和相机的两面为玻璃，用于背光源打光照明和相机采集图像；喷嘴设置在箱体中，位于背景板和镜头之间。3.如权利要求1所述的一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，其特征在于，所述目标图像处理模块包括预处理单元、边缘检测单元、轮廓分析单元、锥角角度计算单元；预处理单元首先通过高斯滤波算法对图像进行平滑处理，并通过图像二值化操作得到二值化图像；边缘检测单元对二值化图像通过边缘检测算法进行边缘提取，轮廓分析单元利用轮廓分析算法从边缘曲线中筛选喷雾轮廓；锥角角度计算单元通过直线拟合算法得到锥角角度的边界线，并计算出直线夹角即锥角角度。4.如权利要求3所述的一种基于视觉的喷嘴雾化角度自动检测系统，其特征在于，所述预处理单元通过图像二值化操作得到二值化图像的步骤，具体包括：首先，按图像的灰度特性,将图像分成背景和前景两部分；然后，对于图像I(x,y)，前景和背景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度记为μ0；属于背景的像素点数占整幅图像的比例记为ω1，其平均灰度记为μ1；图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g；接下来，图像的大小为M×N，图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度值大于阈值T的像素个数记作N1，则有：ω0＝N0/M×N(1)ω1＝N1/M×N(2)N0+N1＝M×N(3)ω0+ω1＝1(4)μ＝ω0*μ0+ω1*μ1(5)g＝ω0(μ0-μ)2+ω1(μ1-μ)2(6)将式(5)代入式(6),得到等价公式:g＝ω0ω1(μ0-μ1)2(7)采用遍历的方法得到使类间方差g最大的阈值T,即为所求的二值化图像。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥志伟，石志君，张瑜，王胜科，王亚平，
申请(专利权)人：青岛伴星智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37