一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，（1）采集線跡圓的數(shù)字圖像；（2）對(duì)采集到的圖像做散點(diǎn)Hough變換：首先在整幅圖像上隨機(jī)選取N個(gè)點(diǎn)，N取值為40~80之間，分別以每一個(gè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，畫水平、垂直兩條線，然后，在這兩條線上進(jìn)行該點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換；所述的散點(diǎn)Hough變換，是在這兩條線上將二維圖像域變換到參數(shù)域，將圓心坐標(biāo)（x，y）和半徑表示為三個(gè)參數(shù)c1,c2,c3，則(x-c1)2+(y-c2)2＝c32；由于半徑近似已知，僅依據(jù)像素點(diǎn)更新c1,c2相應(yīng)參數(shù)值的累加表決器，得到該點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)的估計(jì)值；（3）將若干點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換結(jié)果進(jìn)行綜合，得到圓心、半徑的估計(jì)結(jié)果；（4）做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)得到線跡寬度的數(shù)據(jù)；（5）進(jìn)行滑動(dòng)平均處理后，依據(jù)結(jié)果作出筆芯質(zhì)量的最終判斷。
【專利說明】一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于文具制造和檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)制筆行業(yè)的自動(dòng)筆芯質(zhì)量檢測(cè)依屬空白，大量的制筆企業(yè)采用人工質(zhì)量檢測(cè)的方法，效率低下，并且在人力成本日益增長(zhǎng)情況下，企業(yè)承擔(dān)著巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，為實(shí)現(xiàn)筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)，利用攝像機(jī)拍攝待測(cè)筆芯畫出的圓圈線跡，從而提出了一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法。 [0004]圖像中圓輪廓的識(shí)別在圖像處理等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，Hough變換給我們提供了一種有效的解決思路。該方法檢測(cè)圖像中像素點(diǎn)的共線性，是一種全局性的檢測(cè)方法。當(dāng)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)集中存在干擾點(diǎn)或噪聲時(shí)，它可以很好地抑制干擾或噪聲，同時(shí)它還可以將已知數(shù)據(jù)的點(diǎn)集擬合成多條直線。但是由于經(jīng)典hough變換的基本原理是將圖像空間轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間，變換的精度不容易控制，當(dāng)實(shí)際問題對(duì)檢測(cè)直線的精度要求較高時(shí)，其所需的計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)空間也隨之增大，對(duì)于圓這種參數(shù)較多的圖形輪廓來說計(jì)算量很大，基本不能滿足實(shí)時(shí)性的要求。針對(duì)這些問題，本發(fā)明提出一種散點(diǎn)Hough變換的方法。該方法是在Hough變換的基礎(chǔ)上，為檢測(cè)圓形輪廓進(jìn)行了改進(jìn)。主要的改進(jìn)有:(I)在參數(shù)計(jì)算時(shí)，隨機(jī)選取圖像的部分散點(diǎn)，僅在通過這些點(diǎn)的水平線、垂線上進(jìn)行Hough變換，大大減小了計(jì)算量，由于水平線、垂線的綜合運(yùn)算，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性；(2)在半徑近似已知的情況下，將傳統(tǒng)的圓心(X，y)、半徑(r)參數(shù)的三維搜索簡(jiǎn)化為半徑擾動(dòng)的圓心點(diǎn)(x，y) 二維搜索，進(jìn)一步減小了計(jì)算量，使得算法得以工程實(shí)現(xiàn)。
[0005]邊緣是一幅圖像最基本的特征，是圖像強(qiáng)度變化最明顯的部分。邊緣檢測(cè)往往是圖像處理的第一步，可以減少圖像分析的數(shù)據(jù)量并同時(shí)保留物體邊界結(jié)構(gòu)的大部分信息。在模式識(shí)別以及機(jī)器視覺領(lǐng)域具有非常重要的作用。目前，常用的邊緣檢測(cè)的方法主要有以下幾種:(I)梯度法；(2) 二階微分算子；(3)利用統(tǒng)計(jì)法、小波理論、假設(shè)檢驗(yàn)等進(jìn)行邊緣檢測(cè)。這幾種方法的實(shí)用性存在不同程度的問題。本發(fā)明在經(jīng)典理論的研究基礎(chǔ)上，采用了一種基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)算法。
[0006]在提取的判決信息之后，本發(fā)明提出了滑動(dòng)平均證據(jù)判決方法。該方法在選取平均值時(shí)，通過設(shè)置平滑的保護(hù)帶、輔助帶等措施，使平均處理后的結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，并在原理樣機(jī)上做了應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。所述方法可以包含如下步驟:
[0008](I)采集線跡圓的數(shù)字圖像；
[0009](2)對(duì)采集到的圖像做散點(diǎn)Hough變換:首先在整幅圖像上隨機(jī)選取N個(gè)點(diǎn)，N取值為40-80之間，分別以每一個(gè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，畫水平、垂直兩條線，然后，在這兩條線上進(jìn)行該點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換；[0010]所述的散點(diǎn)Hough變換，是在這兩條線上將二維圖像域變換到參數(shù)域，將圓心坐標(biāo)(X，y)和半徑表示為三個(gè)參數(shù)cl，c2，c3，則(X-C1)2+(y_c2)2 = C32 ;由于半徑近似已知，僅依據(jù)像素點(diǎn)更新cl，c2相應(yīng)參數(shù)值的累加表決器，得到該點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)的估計(jì)值；
[0011](3)將上述若干點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換結(jié)果進(jìn)行綜合，得到圓心、半徑的估計(jì)結(jié)果；
[0012](4)以上述得到的圓心、半徑為參考，做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)得到線跡寬度的數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)作為判斷筆芯質(zhì)量好壞的證據(jù)基礎(chǔ)；
[0013](5)對(duì)上述線跡寬度的數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理后，依據(jù)結(jié)果作出筆芯質(zhì)量的最終判斷，包括:斷線、單邊或正常。
[0014]所述的步驟(2)還包括對(duì)N個(gè)點(diǎn)的估計(jì)值做統(tǒng)計(jì)平均，計(jì)算均值和方差，剔除超過3倍方差的估計(jì)值。
[0015]所述的步驟(3)中，在對(duì)散點(diǎn)Hough變換結(jié)果進(jìn)行綜合后，剔除明顯超出范圍的結(jié)果，最后，得到圓心、半徑的估計(jì)結(jié)果。
[0016]所述的步驟(4)中做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)的步驟包括:首先，以圓心為參考點(diǎn)，形成向外輻射的360條射線，然后，所述的邊緣檢測(cè)方法在這360條射線上進(jìn)行，從圓心開始，根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)判斷是否達(dá)到邊界，如果連續(xù)三次符合條件則判為達(dá)到線跡邊緣，外邊緣與內(nèi)邊緣之差即為線跡的寬度。
[0017]所述的步驟(6)中滑動(dòng)平均處理是對(duì)線跡寬度數(shù)據(jù)在30°的范圍內(nèi)做平均，以數(shù)據(jù)點(diǎn)左右5°范圍為保護(hù)帶，不參與求和，5°?30°的范圍為輔助帶，參與求和，形成平均和，并做歸一化處理，形成滑動(dòng)平均后的數(shù)據(jù)。
[0018]所述的步驟(6 )在滑動(dòng)平均處理之后，先滑動(dòng)平均后的對(duì)線跡寬度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，剔除對(duì)于系統(tǒng)造成的線跡接頭處的墨跡增厚、墨跡拖尾等處的測(cè)量值，然后，將剩余的數(shù)據(jù)將被作為判斷筆芯質(zhì)量好壞的證據(jù)使用。
[0019]所述的步驟(6)中的最終判斷的規(guī)則包括:線跡有中斷判為斷線，平滑平均后的數(shù)據(jù)方差過大判為單邊，其他則判為正常。
[0020]所述的步驟(6)中的最終判斷為單邊的方法為:如果線跡寬度數(shù)據(jù)的平均值*厚度因子小于線跡寬度數(shù)據(jù)的最大值和最小值之差，則判斷為單邊。
[0021]所述的N取值為50。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，主要思想是利用攝像機(jī)拍攝待測(cè)筆芯畫出的圓圈線跡，隨后用本發(fā)明提出的散點(diǎn)Hough變換算法、基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)方法和滑動(dòng)平均證據(jù)判決方法，最終得出對(duì)筆芯質(zhì)量的判斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法的流程示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例中的A筆的線跡照片；
[0025]圖3是本發(fā)明上述實(shí)施例中A筆的滑動(dòng)平均后的線跡寬度結(jié)果的示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法判斷為正常的結(jié)果顯示；
[0027]圖5是本發(fā)明的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法判斷為單邊的結(jié)果顯示；
[0028]圖6是本發(fā)明的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法判斷為斷線的結(jié)果顯示?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0030]本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是在筆芯加工的流水線上，實(shí)現(xiàn)了筆芯質(zhì)量的自動(dòng)快速檢測(cè)。本發(fā)明提出的一種自動(dòng)筆芯質(zhì)量檢測(cè)的方法，目前已在原理樣機(jī)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
[0031]如圖1所示，所述方法包含如下步驟:
[0032]步驟101)，在流水線上用高清工業(yè)攝像頭采集線跡圓的數(shù)字圖像；
[0033]步驟102)，對(duì)采集到的圖像做散點(diǎn)Hough變換，該步驟包括:
[0034](I)首先在整幅圖像上隨機(jī)選取I個(gè)點(diǎn)，以該點(diǎn)為參考點(diǎn)，畫水平、垂直兩條線；
[0035](2)在這兩條線上進(jìn)行Hough變換，由二維圖像域變換到參數(shù)域，具體講，就是將圓心X坐標(biāo)、圓心y坐標(biāo)和半徑表示為三個(gè)參數(shù)Cl, c2, c3, (X-C1)^(Y-C2)2 = c32 ;由于半徑近似已知，僅依據(jù)像素點(diǎn)更新Cl，c2相應(yīng)參數(shù)值的累加表決器，得到兩個(gè)參數(shù)的估計(jì)值，也即完成了 Hough變換；
[0036](3)將(I)和(2)重復(fù)N次(N可以在40-80之間取值，只要符合所需的精度要求即可)，得到圓心和半徑的N次獨(dú)立的估計(jì)結(jié)果；
[0037]步驟103)，對(duì)步驟102)中N次的估計(jì)結(jié)果做統(tǒng)計(jì)平均，具體的操作包括:
[0038](I)計(jì)算N次 估計(jì)結(jié)果的均值和方差，偏離均值超過3倍方差的估計(jì)值即認(rèn)為是野值，予以剔除；
[0039](2)對(duì)剩余的參數(shù)做統(tǒng)計(jì)平均，得到三個(gè)參數(shù)的估計(jì)值；
[0040]步驟104)，以上述步驟中得到的圓心為參考，做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)；具體操作如下:
[0041](I)首先以圓心為參考點(diǎn)，形成向外輻射的360條射線，
[0042](2)從圓心開始，根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)判斷是否達(dá)到邊界，如果連續(xù)三次符合條件則判為達(dá)到線跡邊緣，外邊緣與內(nèi)邊緣之差即為線跡的寬度；
[0043](3)將(2)中所述的邊緣檢測(cè)方法在這360條射線上進(jìn)行。
[0044]步驟105)，整理步驟104)中得到的線跡寬度數(shù)據(jù)，包括:
[0045](I)剔除非法值，對(duì)于系統(tǒng)造成的線跡接頭處的墨跡增厚、墨跡拖尾等處的測(cè)量值，一概剔除；
[0046](2)剩余的數(shù)據(jù)將被作為判斷筆芯質(zhì)量好壞的證據(jù)使用。
[0047]步驟106)將步驟105)中的線跡寬度數(shù)據(jù)在30°的范圍內(nèi)做平均，以形成最終的證據(jù)；具體操作如下:
[0048](I)選定第一個(gè)點(diǎn)，以此數(shù)據(jù)點(diǎn)為中心，左右5°的范圍為保護(hù)帶，不參與運(yùn)算，5°~30°的范圍為輔助帶，做求和運(yùn)算得到數(shù)據(jù)和，第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)除以數(shù)據(jù)和，形成平均后的數(shù)據(jù)；
[0049](2)數(shù)據(jù)點(diǎn)前移，重復(fù)(I)的操作，直至處理完成所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0050]步驟107)根據(jù)滑動(dòng)平均后的數(shù)據(jù)，作出筆芯質(zhì)量的最終判斷，包括正常、斷線和單邊。線跡有中斷判為斷線，平滑平均后的數(shù)據(jù)方差過大判為單邊，其他判為正常。
[0051]本實(shí)施例中，是對(duì)圖2的一支筆的線跡照片進(jìn)行處理判斷，圖3是滑動(dòng)平均后的線跡寬度數(shù)據(jù)，可見，厚度最大與最小差別約為4，標(biāo)題顯示的為平均值7.98。如果將厚度因子設(shè)置為0.3，則判斷門限值=7.98*0.3=2.4〈4，所以判斷為單邊；圖4~圖6是正常、單邊、斷線三種情況的樣本及判斷結(jié)果顯示。
[0052]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，所述方法的步驟包括: (1)采集線跡圓的數(shù)字圖像； (2)對(duì)采集到的圖像做散點(diǎn)Hough變換:首先在整幅圖像上隨機(jī)選取N個(gè)點(diǎn)，N取值為40-80之間，分別以每一個(gè)點(diǎn)為參考點(diǎn)，畫水平、垂直兩條線，然后，在這兩條線上進(jìn)行該點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換； 所述的散點(diǎn)Hough變換，是在這兩條線上將二維圖像域變換到參數(shù)域，將圓心坐標(biāo)(X，Y)和半徑表示為三個(gè)參數(shù)Cl，c2, c3，則(X-C1)2+(y-c2)2 = C32 ;由于半徑近似已知，僅依據(jù)像素點(diǎn)更新cl，c2相應(yīng)參數(shù)值的累加表決器，得到該點(diǎn)的兩個(gè)參數(shù)的估計(jì)值； (3)將上述若干點(diǎn)的散點(diǎn)Hough變換結(jié)果進(jìn)行綜合，得到圓心、半徑的估計(jì)結(jié)果； (4)以上述得到的圓心、半徑為參考，做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)得到線跡寬度的數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)作為判斷筆芯質(zhì)量好壞的證據(jù)基礎(chǔ)； (5)對(duì)上述線跡寬度的數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理后，依據(jù)結(jié)果作出筆芯質(zhì)量的最終判斷，包括:斷線、單邊或正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(2)還包括對(duì)N個(gè)點(diǎn)的估計(jì)值做統(tǒng)計(jì)平均，計(jì)算均值和方差，剔除超過3倍方差的估計(jì)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，在對(duì)散點(diǎn)Hough變換 結(jié)果進(jìn)行綜合后，剔除明顯超出范圍的結(jié)果，最后，得到圓心、半徑的估計(jì)結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(4)中做基于證據(jù)累加的邊緣檢測(cè)的步驟包括:首先，以圓心為參考點(diǎn)，形成向外輻射的360條射線，然后，所述的邊緣檢測(cè)方法在這360條射線上進(jìn)行，從圓心開始，根據(jù)像素?cái)?shù)據(jù)判斷是否達(dá)到邊界，如果連續(xù)三次符合條件則判為達(dá)到線跡邊緣，外邊緣與內(nèi)邊緣之差即為線跡的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(5)中滑動(dòng)平均處理是對(duì)線跡寬度數(shù)據(jù)在30°的范圍內(nèi)做平均，以數(shù)據(jù)點(diǎn)左右5°范圍為保護(hù)帶，不參與求和，5°~30°的范圍為輔助帶，參與求和，形成平均和，并做歸一化處理，形成滑動(dòng)平均后的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(5)在滑動(dòng)平均處理之后，先滑動(dòng)平均后的對(duì)線跡寬度數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，剔除對(duì)于系統(tǒng)造成的線跡接頭處的墨跡增厚、墨跡拖尾等處的測(cè)量值，然后，將剩余的數(shù)據(jù)將被作為判斷筆芯質(zhì)量好壞的證據(jù)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(5)中的最終判斷的規(guī)則包括:線跡有中斷判為斷線，平滑平均后的數(shù)據(jù)方差過大判為單邊，其他則判為正常。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的步驟(5)中的最終判斷為單邊的方法為:如果線跡寬度數(shù)據(jù)的平均值*厚度因子小于線跡寬度數(shù)據(jù)的最大值和最小值之差，則判斷為單邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆芯質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于，所述的N取值為50。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK104006758SQ201310060629
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月26日
【發(fā)明者】張繼紅 申請(qǐng)人:張繼紅