一种瓦楞纸板视觉计数装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种瓦楞纸板视觉计数装置及方法，所述装置包括图像采集模块、测距模块、供电模块、控制模块、显示模块和升降模块；所述图像采集模块、测距模块、供电模块、控制模块和显示模块均集成于一壳体内，所述壳体旋转安装于所述升降模块上；所述图像采集模块与所述控制模块相连，用于采集瓦楞纸板叠层图像并发送至控制模块；所述测距模块与所述控制模块相连，用于检测拍摄距离并发送至控制模块；所述控制模块与所述显示模块相连，用于根据叠层图像和拍摄距离得到瓦楞纸板的叠层数量并发送至显示模块进行显示。本发明专利技术具有集成度高、易于携带、计数效率高、准确率高、操作便捷、适用性广等优点。性广等优点。性广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种瓦楞纸板视觉计数装置及方法


[0001]本专利技术主要涉及瓦楞纸板生产
，具体涉及一种瓦楞纸板视觉计数装置及方法。

技术介绍

[0002]瓦楞纸板是由波浪形芯纸夹层和纸板所构成的多层黏合体，它具有良好的缓冲性和抗压抗震能力，可以在运输货物时用来避免货物受损，且瓦楞纸板具有价格低廉、重量轻等特点，因此广泛使用于包装运输行业。
[0003]在大规模生产瓦楞纸板时需要对瓦楞纸板叠层进行计数，常见的计数方式主要有人工计数、光电感应物理触发计数和基于机器视觉的图像识别计数等。其中，人工计数效率低且成本高；物理触发计数设备一般体积较大、不易移动；现有机器视觉计数装置虽能实现瓦楞纸叠层的非接触测量，但一般存在如下问题：(1)核心计算模块大多采用体积较大的工业计算机，不便移动且能耗高；(2)由于成本限制大都采用少量相机远距离、大视场非平行成像，这样对一些端面不平整的叠层，很容易因为视线倾斜造成遮挡；(3)现有视觉计数装置的图像处理方法大多为对瓦楞纸板叠层图像的灰度特征进行变换后配合形态学处理以提取图像中的直线或孔洞后再统计结果，这类图像识别算法大多只适用于流水线等标准环境下规整纸板叠层图计数，对于装载运输等环节叠层摆放不整齐、光照亮度较低和成像不清晰等非理想条件下的纸板计数往往效果较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种集成度高、易于携带的瓦楞纸板视觉计数装置，并相应提供一种计数效率高、准确率高、操作便捷的视觉计数方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种瓦楞纸板视觉计数装置，包括图像采集模块、测距模块、供电模块、控制模块、显示模块和升降模块；所述图像采集模块、测距模块、供电模块、控制模块和显示模块均集成于一壳体内，所述壳体旋转安装于所述升降模块上；所述图像采集模块与所述控制模块相连，用于采集瓦楞纸板叠层图像并发送至控制模块；所述测距模块与所述控制模块相连，用于检测拍摄距离并发送至控制模块；所述控制模块与所述显示模块相连，用于根据叠层图像和拍摄距离得到瓦楞纸板的叠层数量并发送至显示模块进行显示。
[0007]优选地，所述控制模块为树莓派微型电脑。
[0008]优选地，所述图像采集模块为面阵相机。
[0009]本专利技术还公开了一种基于如上所述的瓦楞纸板视觉计数装置的视觉计数方法，包括步骤：
[0010]1)通过图像采集模块采集纸板叠层不同方位的图，通过对纸板叠层不同方位的图进行拼接，得到一幅完整的纸板叠层图像；
[0011]2)从完整的纸板叠层图像中截取中间若干列像素宽的图像，再提取纸板区域图像；
[0012]3)对纸板区域图像中的纸板孔洞进行增强处理，得到孔洞增强图；
[0013]4)获取孔洞增强图中纸板孔洞的中心位置，根据纸板孔洞的中心位置统计得到局部峰值的数量，最终获取纸板的总数量。
[0014]优选地，步骤1)的具体过程为：
[0015]1.1)通过图像采集模块采集纸板叠层不同方位的图，构成图像序列；
[0016]1.2)对图像序列进行特征点提取与匹配；
[0017]1.3)通过匹配点构建图像序列之间的变换矩阵，从而完成全景图像的拼接；
[0018]1.4)根据图像序列的变换矩阵对相应图像进行变换，以确定图像间的重叠区域，并将待融和图像映射到一幅新的空白图像中形成拼接图。
[0019]优选地，在步骤2)中，提取纸板区域图像的具体过程为：
[0020]2.1)先对图进行自适应直方图均衡化处理以增强图像对比度，然后与特定结果算子进行卷积运算得到纸板斜边检测图，最终得到纸板斜边增强图；
[0021]2.2)在纸板斜边增强图中上下滑动计算每个区域内像素值总和来判断纸板区域上下边界纵坐标y
upper
和y
lower
；
[0022]2.3)通过生成相应纸板缝隙掩膜图来掩盖纸板缝隙，得到最终纸板区域图像。
[0023]优选地，步骤2.2)的具体过程为：设在纸板斜边增强图中第i行像素值之和为S
i
，选取阈值ξ1，从第一行开始正序遍历，当S
i
＞ξ1且S
i+5
＞ξ1时，若满足并且则此行为纸板区域上边界；同样以倒序遍历来判断纸板区域下边界。
[0024]优选地，步骤2.3)的具体过程为：在纸板斜边增强图上截取行范围从y
upper
到y
lower
的纸板区域，遍历每一行像素值之和，根据阈值ξ2区分缝隙区域和非缝隙区域，将所有属于缝隙位置的像素点和非缝隙位置的像素点分别设为0和255，得到纸板区域掩膜图，从纸板斜边增强图上截取行范围从y
upper
到y
lower
的图与纸板区域掩膜图进行逻辑与运算，得到最终纸板区域图像。
[0025]优选地，步骤3)的具体过程为：
[0026]对纸板区域图中每个像素点p计算多个不同尺度下的Hessian矩阵，根据纸板孔洞主要尺寸确定三个不同的高斯函数方差σ作为Hessian矩阵的尺度；
[0027]使用如下滤波函数用来增强孔洞特征：
[0028][0029]其中λ
ρ
为正则化后的λ2：
[0030][0031]最终在尺度空间下最大滤波响应为F(p)＝max
σ
V[eigH(p，σ)]，此时获得孔洞增强图。
[0032]优选地，步骤4)的具体过程为：
[0033]用LoG算子对孔洞增强图进行噪声抑制后，提取每个孔洞的中心位置，得到孔洞中心图；
[0034]对孔洞中心图中所有像素点向Y轴方向进行映射投影后，再进行均值模糊处理得到孔洞中心投影图；
[0035]利用二阶差分思想处理孔洞中心投影图来统计局部峰值的数量，通过多轮迭代计算来快速统计投影图中的局部峰值的数量；局部峰值的数量即纸板叠层中瓦楞的楞数；
[0036]根据局部峰值的数量和纸板棱形获得纸板的总数量。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0038]本专利技术的整体硬件结构组成简单、成本低廉、使用便捷，且由于嵌入式设备体积小、耗能低、方便携带且工作效率高，因此适合在工厂生产线上根据使用需求随时移动计数装置来实时检测计算纸板数量。
[0039]本专利技术所提出的图像采集方式中，通过在便捷式升降支架上移动计数装置来采集不同方位的纸板图像，然后对这些图像加以拼接的方法解决了成像中个别纸板遮挡的问题，同时解决了以往单个相机无法拍全较高纸板叠层的问题，因此对于多种不同高度的纸板叠层也有良好的适用性。
[0040]本专利技术所提出的计数方法根据纸板叠层图中孔洞形状的特点，结合孔洞区域与棱边灰度二阶梯度的差异有效提取出孔洞信息，针对纸板棱边模糊的图像和亮度较低的图也有良好的检测效果，解决了现有技术检测结果受成像清晰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种瓦楞纸板视觉计数装置，其特征在于，包括图像采集模块(1)、测距模块(2)、供电模块(3)、控制模块(4)、显示模块(5)和升降模块(6)；所述图像采集模块(1)、测距模块(2)、供电模块(3)、控制模块(4)和显示模块(5)均集成于一壳体(8)内，所述壳体(8)旋转安装于所述升降模块(6)上；所述图像采集模块(1)与所述控制模块(4)相连，用于采集瓦楞纸板叠层图像并发送至控制模块(4)；所述测距模块(2)与所述控制模块(4)相连，用于检测拍摄距离并发送至控制模块(4)；所述控制模块(4)与所述显示模块(5)相连，用于根据叠层图像和拍摄距离得到瓦楞纸板的叠层数量并发送至显示模块(5)进行显示。2.根据权利要求1所述的瓦楞纸板视觉计数装置，其特征在于，所述控制模块(4)为树莓派微型电脑。3.根据权利要求1或2所述的瓦楞纸板视觉计数装置，其特征在于，所述图像采集模块(1)为面阵相机。4.一种瓦楞纸板视觉计数方法，其特征在于，包括步骤：1)采集纸板叠层不同方位的图，通过对纸板叠层不同方位的图进行拼接，得到一幅完整的纸板叠层图像；2)从完整的纸板叠层图像中截取中间若干列像素宽的图像，再提取纸板区域图像；3)对纸板区域图像中的纸板孔洞进行增强处理，得到孔洞增强图；4)获取孔洞增强图中纸板孔洞的中心位置，根据纸板孔洞的中心位置统计得到局部峰值的数量，最终获取纸板的总数量。5.根据权利要求4所述的视觉计数方法，其特征在于，步骤1)的具体过程为：1.1)采集纸板叠层不同方位的图，构成图像序列；1.2)对图像序列进行特征点提取与匹配；1.3)通过匹配点构建图像序列之间的变换矩阵，从而完成全景图像的拼接；1.4)根据图像序列的变换矩阵对相应图像进行变换，以确定图像间的重叠区域，并将待融和图像映射到一幅新的空白图像中形成拼接图。6.根据权利要求4所述的视觉计数方法，其特征在于，在步骤2)中，提取纸板区域图像的具体过程为：2.1)先对图进行自适应直方图均衡化处理以增强图像对比度，然后与特定结果算子进行卷积运算得到纸板斜边检测图，最终得到纸板斜边增强图；2.2)在纸板斜边增强图中上下滑动计算每个区域内像素值总和来判断纸板区域上下边界纵坐标y
upper
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖昌炎，王沛龙，赵宏，夏立元，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：