一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法，包括以下步骤：(1)图像采集以及预处理；(2)滤棒区域粗定位：通过固定阈值分割、水平方向累加、自适应阈值分割得到滤棒区域的上下限；(3)滤棒区域精确定位；(4)使用滤棒区域内归一化水平近邻差分响应均值构造稀疏矩阵，并在复合滤棒的不同区域选择种子线配合稀疏矩阵构造线性方程组，通过线性方程组的解对滤棒区域进行段标记，找出段标记的分界线位置；(5)在上一步找出的段分界处选取一小段图像重复上一步操作，寻找新的段准分界线位置；(6)确定的最终的分界线位置；本发明专利技术测量速度快，精度高，对样品无损伤且照明和安装方式简单，可轻松集成于现有滤棒生产线之上。

Method for measuring length of air duct composite filter rod based on visual inspection

The invention discloses a hollow composite filter based on visual inspection rod long measurement method, which comprises the following steps: (1) the image acquisition and pretreatment; (2) filter rod region coarse localization: through fixed threshold segmentation, adaptive threshold segmentation, the cumulative horizontal direction obtained upper and lower filter rod region (3); the filter area accurately positioning; (4) the use of filter stick area normalization level neighbor difference response mean structure of sparse matrix, and the composite filter stick with sparse matrix linear equations in different regions of the seed selection line, through the solution of linear equations of section marking on the filter area, find out the position of boundary between segment marks; (5) segment boundaries found in the previous step to select a short repeat image on the step of the operation, to find a new section of the quasi separatrix position; (6) to determine the final boundary location; the invention of fast measuring speed The utility model has the advantages of high accuracy, no damage to the sample, simple lighting and installation method, and easy integration on the existing filter rod production line.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法
本专利技术属于视觉测量领域，特别涉及一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法。
技术介绍
香烟中的过滤嘴可以降低烟草对吸烟者健康的影响，因此，烟草公司在过滤嘴上投入的研发成本也随着烟民健康意识的强化而不断地增加，各种各样的过滤嘴也层出不穷，如醋纤滤嘴、纸滤嘴、纸醋滤嘴、空管复合滤嘴等。滤棒是滤嘴生产的中间产品，是指以过滤材料(如烟用纤维丝束等)为原料，加工卷制而成的具有过滤性能并有一定长度(如100mm)的圆形棒材，主要技术指标有长度、圆周、吸阻、硬度、圆度、含水率及部分外观指标。复合滤棒是两种或两种以上滤材，按照不同的规格和结构组合而成的滤棒，一般都具有高吸附力，能有效的过滤烟气中焦油和烟碱，同时减少醋纤丝束的用量。段长是复合滤棒最关键的技术指标之一，在产品质量控制上起着非常重要的作用。因此，滤棒生产企业都会通过抽样测量的方式对产品质量进行评估。目前主要使用的方式有切割后手工测量和切割后激光测量两种方式，但都属于有损测量的范畴，无法实现在线全检或无损伤抽检。而且，手工测量的误差大，效率低，对产品质量控制来说随意性太大。
技术实现思路
本专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集空管复合滤棒在蓝色背光照明下的原始图像，并对原始图像进行滤波处理；步骤2：对经步骤1滤波后的滤波图像进行二值化处理，在垂直方向上粗定位空管复合滤棒所在二值化图像中的垂直坐标区间[y

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉检测的空管复合滤棒段长测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集空管复合滤棒在蓝色背光照明下的原始图像，并对原始图像进行滤波处理；步骤2：对经步骤1滤波后的滤波图像进行二值化处理，在垂直方向上粗定位空管复合滤棒所在二值化图像中的垂直坐标区间[y1,y2]；步骤3：获取原始图像中滤棒区的旋转角度，并进行相应的旋转矫正；从经步骤1滤波后的滤波图像Io中取出垂直坐标区间[y1,y2]对应的第一精定位子图I01，并对第一精定位子图进行边缘点提取，利用提取的边缘点进行直线拟合，获取拟合直线与水平轴的夹角，并对滤波图像Io进行反向夹角旋转矫正，获得旋转矫正图Iro；步骤4：从旋转矫正图像Iro中定位空管复合滤棒上边界和下边界；从旋转矫正图像Iro中分别在垂直坐标区间[y1-(y2-y1)/2,y2-(y2-y1)/2]和[y1+(y2-y1)/2,y2+(y2-y1)/2]的空管复合滤棒上边界和下边界区域子图Ir1和Ir2，并在空管复合滤棒上边界和下边界区域子图Ir1和Ir2图中计算纵向Sobel边缘响应并进行水平方向累积，提取累积最大值位置作为空管复合滤棒上边界和下边界步骤5：从滤波图像Io中提取垂直坐标区间的第二精定位子图Ilr，并利用积分函数的二阶差分响应极值求取第二精定位子图Ilr中空管复合滤棒的左边界和右边界步骤6：以空管复合滤棒的上、下、左、右边界从滤波图像Io中提取空管复合滤棒区域Idc，并对空管复合滤棒区域进行初始段标记；以空管复合滤棒区域内每一列像素的归一化水平近邻差分响应均值构造稀疏矩阵，并在空管复合滤棒的不同区域随机选择种子线配合稀疏矩阵构造线性方程组；以种子线在图Idc中的列号p在线性方程组的解的第p个位置处插入零，形成行向量Xm，m为种子线编号，将所有Xm按顺序写入标记矩阵Mar中，标记矩阵Mar的大小为S为种子线数量；在标记矩阵Mar中求每一列的最大值，记录最大值所在的行号为flag(i)；取flag的跃变点所对应的图像上横坐标位置作为第一次分界位置；以第一次分界位置对空管复合滤棒区域进行初始段标记；步骤7：构建准分界线矩阵；以第一次分界位置两侧等宽区域内每一列的归一化水平近邻差分响应均值重新构造稀疏矩阵，并结合区域两侧边界为新的种子线构造线性方程组，求解线性方程组在第一次分界位置两侧分别获得两个新的准分界位置，作为第二次分界位置，以第一次分界位置和第二次分界位置，构建准分界线矩阵；步骤8：在准分界线矩阵中，从同一列的准分界线位置中选取近邻块差分绝对值最大的位置作为精准分界线位置，完成对空管复合滤棒的精准段标记，并获得各段的长度测量值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以列像素的归一化水平邻近差分响应均值构造的稀疏矩阵M如下：其中，稀疏矩阵大小为n×n，n为滤棒区域宽度；F(j)为图像中第j列像素的水平近邻差分均值，F*(j)是F(j)归一化值，Fe(j)是F*(j)的指数化值；λ为指数化缩放因子，取值为10；min(F)和max(F)分别是所有F(j)中的最小值和最大值；Idc(i,j)表示空管复合滤棒区域Idc中像素点(i,j)的像素值；n表示空管复合滤棒区域Idc中像素列数；Fe(j)＝exp(-F*(j)λ)，3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用种子线和稀疏矩阵构造线性方程组过程如下：首先，获取所有种子线所在图像中的列号值p；其次，依次将稀疏矩阵M中的第p行和第p列删除，得到线性方程组的系数矩阵Q；最后，依次将稀疏矩阵中位于第p行、第p列中的元素删除，得到线性方程组的常数项部分b，完成线性方程组Qx＝b的构造；其中，xm是线性方程组解向量中的第m个待求的相关性向量元素。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述精准分界线位置的求解具体过程如下：步骤A：按照以下公式计算每个准分界位置处的大面积差分Dif...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建旭，张耀，王耀南，刘彩苹，吴成中，杨鹏，钟杭，刘俊阳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43