圖像識(shí)別技術(shù)在棒材計(jì)數(shù)中的應(yīng)用

1、圖像識(shí)別技術(shù)在棒材計(jì)數(shù)中的應(yīng)用 圖像識(shí)別技術(shù)在棒材計(jì)數(shù)中的應(yīng)用 【摘要】:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的飛速開(kāi)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了迅速開(kāi)展和廣泛應(yīng)用，其中數(shù)字圖像檢測(cè)就是其重要應(yīng)用。采用這種自動(dòng)成像檢測(cè)系統(tǒng)能克服人工檢測(cè)帶來(lái)的不利因素，提高檢測(cè)精度和效率，降低生產(chǎn)本錢。目前棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)還是該領(lǐng)域的難題,大多數(shù)棒材生產(chǎn)線打捆之前都采用人工計(jì)數(shù),勞動(dòng)強(qiáng)度大且效率較低、容易出錯(cuò)。采用機(jī)器視覺(jué)的在線自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)能夠滿足實(shí)時(shí)性要求。本文著重介紹了該系統(tǒng)的軟件組成。 【關(guān)鍵詞】:棒材 機(jī)器視覺(jué) 自動(dòng)計(jì)數(shù) 中圖分類號(hào)：G623.58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 引言 我國(guó)棒材生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝都是依據(jù)產(chǎn)品的實(shí)

2、際重量來(lái)包裝的,而在一般情況下,用戶要求的是以棒材的根數(shù)來(lái)作為計(jì)量單位,特別是在鋼材市場(chǎng)上,也希望得到固定支數(shù)包裝的棒材。同時(shí),生產(chǎn)廠家如果按負(fù)公差組織生產(chǎn),也必須得到成品棒材的根數(shù)這一重要數(shù)據(jù)。然而,成品棒材打捆時(shí)的計(jì)數(shù)和定支數(shù)包裝,是個(gè)一直都沒(méi)有得到很好解決的問(wèn)題。目前軋鋼生產(chǎn)中常使用的機(jī)械式和光電脈沖式棒材計(jì)數(shù)裝置,由于軋鋼生產(chǎn)工藝條件限制,一束或一捆棒材在通過(guò)此類計(jì)數(shù)裝置時(shí)是連續(xù)向前移動(dòng)并且存在抖動(dòng)或者交叉重疊現(xiàn)象,計(jì)數(shù)裝置受自身的組成機(jī)構(gòu)和工作原理制約,對(duì)該條件下棒材空間位置的分辨能力和時(shí)間響應(yīng)能力均不理想,特別是在機(jī)組產(chǎn)量超出計(jì)數(shù)裝置的允許范圍時(shí),會(huì)帶來(lái)較大計(jì)數(shù)誤差。 一在棒材計(jì)數(shù)

3、中圖像識(shí)別技術(shù)的重要地位 在棒材生產(chǎn)企業(yè)中棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)長(zhǎng)期是處于一種懸而未決的位置。企業(yè)目前大多在最后定支包裝任務(wù)上采取人工完成棒材的方式, 但是這樣又存在一些缺點(diǎn)，有時(shí)對(duì)一批棒材需要工作量很大的定期核實(shí)、計(jì)數(shù)，由于人工作業(yè)是長(zhǎng)時(shí)間的直觀視覺(jué)計(jì)數(shù)，對(duì)眼睛的勞損度過(guò)高, 長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)后極易產(chǎn)生誤差。因此, 開(kāi)發(fā)棒材的自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。同時(shí)棒材在惡劣的環(huán)境下采集,加上不均勻的光照，最后獲得的圖像常常噪音過(guò)大,十分不清晰，而且形成質(zhì)量較差棒材端面圖像,出現(xiàn)比擬嚴(yán)重的棒材端面重疊粘連現(xiàn)象,這些都給棒材計(jì)數(shù)的最終識(shí)別增加了一定的困難。但是伴隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別技術(shù)和圖像處理的高速開(kāi)

4、展,在計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)根底之上的棒材計(jì)數(shù)方法國(guó)內(nèi)外均進(jìn)行了例如腐蝕法、基于圓周模板匹配方法、圖像距離法等的多種良性的研發(fā)。但盡管如此，棒材的斷面圖像是否能良好預(yù)處理，任然是實(shí)行幾乎所有的計(jì)數(shù)方法的實(shí)用性和準(zhǔn)確性的最根本問(wèn)題。本文探討了在棒材支數(shù)自動(dòng)計(jì)數(shù)的技術(shù)如何利用數(shù)字圖像處理技術(shù),它對(duì)解決軋鋼生產(chǎn)線上棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)這一難題,有一定的有益幫助。 二、數(shù)字圖像處理技術(shù)概述 微型圖像處理系統(tǒng)的高速傳播，是隨著微型機(jī)性能的腳穩(wěn)步提升的。最根本的微型圖像處理系統(tǒng)是由配以圖像卡及顯示設(shè)備的主機(jī)為PC機(jī)的設(shè)備構(gòu)成的。圖像處理系統(tǒng)中常用的圖像輸入設(shè)備是攝像機(jī)。通常圖像采集卡安裝于計(jì)算機(jī)主板擴(kuò)展槽中,主要包括圖像

5、存儲(chǔ)器單元、顯示查找表單元、攝像頭接口、監(jiān)視器接口和PC機(jī)總線接口單元。圖像處理系統(tǒng)的輸出設(shè)備可采用很多形式, 最常用的設(shè)備打印機(jī)和監(jiān)視器。“Digital Image Processing是數(shù)字圖像處理的英文名稱。Computer Image Processing，即通常所說(shuō)的數(shù)字圖像處理，為計(jì)算機(jī)圖像處理指用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的處理。利用其他數(shù)字硬件或者數(shù)字計(jì)算機(jī)為數(shù)字圖像處理，為了提高圖像的使用性，而通過(guò)某些數(shù)學(xué)運(yùn)算對(duì)從圖像信息轉(zhuǎn)換而得的電信號(hào)進(jìn)行處理。這樣做的好處是：1) 方便簡(jiǎn)潔，精度高。2) 圖像大小能用度高。3) 良好的再現(xiàn)性。 三傳統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散算法 點(diǎn)擴(kuò)散法具有閾值抖動(dòng)和誤差擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)。它

6、使用一個(gè)參數(shù)矩陣來(lái)決定處理像素的順序。其具體步驟如下： 1.對(duì)于一個(gè)連續(xù)調(diào)圖像，設(shè)是其中的像素點(diǎn)，將所有像素點(diǎn)按照的方法分成× 個(gè)等級(jí)。 2.設(shè)X是對(duì)連續(xù)調(diào)圖像像素進(jìn)行的閾值操作，取閾值為0.5，為像素點(diǎn)的等級(jí)，當(dāng)時(shí)，對(duì)所有等級(jí)為的像素點(diǎn)進(jìn)行處理： X ， 對(duì)于一個(gè)固定的等級(jí)，讓所有等級(jí)為的像素點(diǎn)通過(guò)公式進(jìn)行半色調(diào)處理： 3.考慮此點(diǎn)的個(gè)鄰域點(diǎn)，定義誤差X，對(duì)八鄰域點(diǎn)內(nèi)等級(jí)高于當(dāng)前點(diǎn)而且未被半色調(diào)處理的點(diǎn)按下面的規(guī)那么進(jìn)行像素值調(diào)整：如果此鄰域點(diǎn)垂直于當(dāng)前點(diǎn)那么調(diào)整為X，如果此鄰域點(diǎn)處于對(duì)角線位置那么調(diào)整為X，其中為誤差的 累加。 4.繼續(xù)按相同方法處理下一個(gè)等級(jí)，即的像素點(diǎn)，依次處

7、理完圖像所有的點(diǎn)，最后獲得原始圖像的半色調(diào)圖像。 四在線計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的棒材應(yīng)用實(shí)例 1. 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制系統(tǒng) 包括輸入子系統(tǒng)、處理子系統(tǒng)和輸出控制子系統(tǒng)的系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)視覺(jué)根底之上的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制系統(tǒng)。它們?nèi)哂质且幌戮植繕?gòu)成，圖像采集模塊、工業(yè)高速攝像機(jī)、圖像采集模塊和工業(yè)控制圖像處理器構(gòu)成輸入子系統(tǒng)，它們之前相關(guān)聯(lián)運(yùn)作。螺紋鋼跟蹤計(jì)數(shù)模塊、識(shí)別結(jié)果融合模塊和棒材識(shí)別模塊構(gòu)成處理子系統(tǒng)。結(jié)果顯示模塊和鏈床控制模塊構(gòu)成輸出控制子系統(tǒng)包括。 2工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件組成 棒材計(jì)數(shù)系統(tǒng)軟件可大致以以下五個(gè)模塊來(lái)劃分:圖像采集模塊、計(jì)數(shù)模塊和棒材跟蹤、棒材識(shí)別模塊和圖像預(yù)處理、結(jié)果顯示模塊和鏈

8、床控制模塊。 視頻圖像采集模塊; 圖像的采集模塊的主要軟件功能是現(xiàn)場(chǎng)采集清晰、實(shí)時(shí)、位置適宜的圖像,便于棒材識(shí)別模塊和圖像預(yù)處理進(jìn)行后面的處理工作。 棒材識(shí)別模塊和圖像預(yù)處理;利用圖像采集卡, 現(xiàn)場(chǎng)的由攝像頭拍攝的在線情景,再交由采集卡輸入工控機(jī),方便以后的圖片處理工作。棒材識(shí)別模塊和圖像預(yù)處理主要功能分別是最終識(shí)別出棒材及其中心位置和分割出要識(shí)別的棒材目標(biāo)。 計(jì)數(shù)模塊和棒材跟蹤; 對(duì)位跟蹤相鄰幀圖像中識(shí)別的棒材是計(jì)數(shù)模塊和棒材跟蹤的主要功能,并在適宜的時(shí)候?qū)Π舨倪M(jìn)行計(jì)數(shù)。進(jìn)一步跟蹤棒材之前，需要識(shí)別得到棒材中心坐標(biāo)點(diǎn),然后再計(jì)算出經(jīng)過(guò)當(dāng)前視窗范圍的棒材數(shù)目,從而到達(dá)最終的目的，棒材計(jì)數(shù)。 鏈

9、床控制模塊;它是根據(jù)當(dāng)前的設(shè)定和計(jì)數(shù)值和對(duì)每捆棒材根數(shù)控制中間鏈床運(yùn)動(dòng)和入口鏈床。當(dāng)計(jì)數(shù)值到達(dá)額定值,為了快速準(zhǔn)確的完成端頭分鋼，需要等待停止中間鏈運(yùn)動(dòng), 一定時(shí)間后，分鋼窗口左邊分鋼停止,; 當(dāng)計(jì)數(shù)值未滿一捆值時(shí),協(xié)調(diào)中間鏈運(yùn)動(dòng)、控制入口鏈,從而使棒材堆疊情況減少。 結(jié)果顯示模塊;當(dāng)前幀圖像中已計(jì)數(shù)螺紋鋼、當(dāng)前計(jì)數(shù)值、已識(shí)別但未確認(rèn)的棒材構(gòu)成計(jì)數(shù)狀態(tài)。它用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)計(jì)數(shù)狀態(tài)。 結(jié)語(yǔ) 綜上所述,研究復(fù)雜工況條件下的基于機(jī)器視覺(jué)在線棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)具有非常巨大的技術(shù)研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在技術(shù)研究方面,本課題雖是針對(duì)棒材計(jì)數(shù)而提出的,但其原理和方法卻能適應(yīng)其他場(chǎng)合,有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 【1】宋強(qiáng), 等.基于圖像處理的棒材自動(dòng)計(jì)數(shù)技術(shù)J.鋼鐵.