一种基于图像的物料检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像检测技术领域，具体涉及一种基于图像的物料检测方法和装置，方法包括图像拍摄和图像处理，图像拍摄具体是将待检测物料粒置于托板上进行拍摄；图像处理具体包括：对拍摄的物料图像进行透视变换；根据物料图像的像素尺寸和托板的物理尺寸，计算出像素与现实尺寸之间的转换关系；利用图像分割来提取物料边缘，并获得物料边缘的一系列坐标数据；根据物料边缘数据和计算的像素转换关系，计算得到待检测物料的二维几何信息。通过对图像进行透视变换、像素转换、图像分割和形状指标计算，可系统、详细地完成物料质量检测，拍摄时拍摄设备无需保持固定，也无需庞大设备支撑，成本低、便于携带，可方便地用于户外检测。

A method and device of material detection based on image

The invention relates to the technical field of image detection, in particular to an image-based material detection method and device, the method includes image capture and image processing, the image capture is specifically to place the material particles to be detected on the pallet for shooting; the image processing specifically includes: perspective transformation of the photographed material image; according to the pixel size of the material image and the physical size of the pallet To calculate the conversion relationship between the pixel and the real size; to extract the material edge by image segmentation, and to obtain a series of coordinate data of the material edge; to calculate the two-dimensional geometric information of the material to be detected according to the material edge data and the calculated pixel conversion relationship. Through the perspective transformation, pixel conversion, image segmentation and shape index calculation of the image, the material quality inspection can be systematically and detailedly completed. The shooting equipment does not need to be fixed or supported by a large number of equipment during shooting, which is low-cost, easy to carry, and can be easily used for outdoor inspection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的物料检测方法和装置
本专利技术涉及图像检测
，具体涉及一种基于图像的物料检测方法和装置。
技术介绍
近些年来，有不少研究人员使用图像分析的方法对物料质量进行检测。一般步骤为：首先使用标定板对固定位置和角度(一般相对物料放置平面为垂直角度，以获得正投影)的手机(也可以是其他拍摄设备)进行标定，以获得手机模型，根据手机模型对拍摄的图像进行分析，得到待检测物料粒的几何信息，进而根据待检测物料粒的几何信息计算物料的各项指标。上述方法虽然能够计算物料粒形信息，但普遍存在以下问题：手机在标定过程及拍摄过程中需要保持角度和位置固定，因此一般需要一套固定手机的台架，这就造成了设备体积庞大、不便携带的问题，尤其在户外检测时，使用极其不方便；同时，这类方案一般需要多台工业手机、计算处理系统(如计算机)、辅助设备(如光源、手机台架等等)，成本相对较高。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：传统方案在对物料质量进行检测时，通常利用手机进行拍摄，而手机在标定过程及拍摄过程中需保持角度和位置固定，需要一套固定台架，造成设备体积庞大、不便携带的问题，尤其在户外检测时很不方便，而且成本相对较高。本专利技术通过如下技术方案达到上述目的：第一方面，本专利技术提供了一种基于图像的物料检测方法，包括图像拍摄和图像处理，所述图像拍摄具体是将待检测物料粒置于托板上进行拍摄；所述图像处理具体包括：<br>对拍摄的物料图像进行透视变换，以便将物料图像投影到新的平面；根据物料图像的像素尺寸和托板的物理尺寸，计算出像素与现实尺寸之间的转换关系；利用图像分割来提取物料边缘，并获得物料边缘的一系列坐标数据；根据物料边缘数据和计算的像素转换关系，计算得到待检测物料的二维几何信息。优选的，在得到待检测物料的二维几何信息之后，利用物料通过性判断的方法计算物料所属粒级，具体为：基于各待检测物料粒的二维几何信息，按照筛孔孔径从大到小的顺序，逐个判断物料粒能否通过当前筛孔；若物料粒满足通过性，则将该物料粒放入对应的集合中。优选的，对于任一物料粒和任一孔径，所述物料通过性判断的方法具体包括：对物料粒进行粗滤，并将满足粗滤公式的物料粒放入当前粒级对应的集合Qi中；对不满足粗滤公式的物料粒进行细滤，并将满足细滤公式的物料粒放入集合Qi中；对粗滤或细滤后新加入集合Qi中的物料粒进行反向过滤，并将满足反滤公式的物料粒移入上一粒级对应的集合Qi-1中；其中，集合Qi表示其中物料粒的粒级为第i级，i值越小，则物料粒的粒级越大，粒级大小与当前的孔径大小有关。优选的，在判断完预设数量物料粒的粒级之后，继续判断下一个物料粒的粒级之前，所述方法还包括：将目前为止每个粒级对应的集合中的物料粒数量进行比较，并确定物料粒数量最多的对应粒级n；则在判断下一个物料粒的粒级时，优先选用所述粒级n对应的孔径进行过滤。优选的，对于每个物料粒，所述二维几何信息包括物料粒的最小外接矩形的长L1和宽L2，L1≥L2；则所述粗滤公式、细滤公式和反滤公式分别为：L1×C×AI＞S×fp；L2＞S×fi；L2＞S×fr；其中，C为要计算物料的圆度系数，AI为轴向系数，S为方孔筛筛径，fp为通过系数，fi为调整系数，fr为反向调整系数。优选的，所述筛孔的孔径从大到小分别为37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、9.5mm、4.75mm和2.36mm。优选的，所述对拍摄的物料图像进行透视变换具体为：在拍摄的物料图像中提取物料放置区域的四个角点，并确定四个角点分别对应的源坐标和目标坐标；根据四个角点的坐标数据创建透视矩阵，并基于所述透视矩阵完成物料图像的透视变换，将拍摄的物料图像转换为俯视图。优选的，拍摄时待检测物料在托板上呈正方形区域放置，透视变换后的图像也呈正方形；则像素与现实尺寸之间的转换关系公式具体为：其中，len为托板上物料放置区域的边长，len'为透视变换后的图像边上像素长的个数，γ为像素长与现实长度之间的转换比例。优选的，拍摄时待检测物料在托板上呈正方形区域放置，透视变换后的图像也呈正方形；则像素与现实尺寸之间的转换关系公式具体为：其中，len为托板上物料放置区域的边长，len'为透视变换后的图像边上像素长的个数，len'×len'为透视变换后的图像的像素大小，β为像素大小与现实面积之间的转换比例。第二方面，本专利技术提供了一种基于图像的物料检测装置，包括至少一个处理器和存储器，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于完成第一方面所述的基于图像的物料检测方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的物料检测方法中，通过对图像进行透视变换、像素转换、图像分割和形状指标计算，可以系统、详细地完成物料质量的分析检测，且透视变换可将拍摄图像转换为所需的平面图像，则拍摄时拍摄设备无需保持固定，也无需庞大设备支撑，成本较低，而且便于携带，可以非常方便地用于户外检测。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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为本专利技术实施例提供的一种基于托板进行物料图像拍摄的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于图像的物料检测方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于二维几何信息进行物料通过性判断的方法流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种基于图像的物料检测系统的组成图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于图像的物料检测装置的架构图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本专利技术的限制。在本专利技术各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本专利技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像的物料检测方法，其特征在于，包括图像拍摄和图像处理，所述图像拍摄具体是将待检测物料粒置于托板上进行拍摄；所述图像处理具体包括：/n对拍摄的物料图像进行透视变换，以便将物料图像投影到新的平面；/n根据物料图像的像素尺寸和托板的物理尺寸，计算出像素与现实尺寸之间的转换关系；/n利用图像分割来提取物料边缘，并获得物料边缘的一系列坐标数据；/n根据物料边缘数据和计算的像素转换关系，计算得到待检测物料的二维几何信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的物料检测方法，其特征在于，包括图像拍摄和图像处理，所述图像拍摄具体是将待检测物料粒置于托板上进行拍摄；所述图像处理具体包括：
对拍摄的物料图像进行透视变换，以便将物料图像投影到新的平面；
根据物料图像的像素尺寸和托板的物理尺寸，计算出像素与现实尺寸之间的转换关系；
利用图像分割来提取物料边缘，并获得物料边缘的一系列坐标数据；
根据物料边缘数据和计算的像素转换关系，计算得到待检测物料的二维几何信息。


2.根据权利要求1所述的基于图像的物料检测方法，其特征在于，在得到待检测物料的二维几何信息之后，利用物料通过性判断的方法计算物料所属粒级，具体为：
基于各待检测物料粒的二维几何信息，按照筛孔孔径从大到小的顺序，逐个判断物料粒能否通过当前筛孔；若物料粒满足通过性，则将该物料粒放入对应的集合中。


3.根据权利要求2所述的基于图像的物料检测方法，其特征在于，对于任一物料粒和任一孔径，所述物料通过性判断的方法具体包括：
对物料粒进行粗滤，并将满足粗滤公式的物料粒放入当前粒级对应的集合Qi中；
对不满足粗滤公式的物料粒进行细滤，并将满足细滤公式的物料粒放入集合Qi中；
对粗滤或细滤后新加入集合Qi中的物料粒进行反向过滤，并将满足反滤公式的物料粒移入上一粒级对应的集合Qi-1中；
其中，集合Qi表示其中物料粒的粒级为第i级，i值越小，则物料粒的粒级越大，粒级大小与当前的孔径大小有关。


4.根据权利要求3所述的基于图像的物料检测方法，其特征在于，在判断完预设数量物料粒的粒级之后，继续判断下一个物料粒的粒级之前，所述方法还包括：
将目前为止每个粒级对应的集合中的物料粒数量进行比较，并确定物料粒数量最多的对应粒级n；则在判断下一个物料粒的粒级时，优先选用所述粒级n对应的孔径进行过滤。


5.根据权利要求2-4任一所述的基于图像的物料检测方法，其特征在于，对于每个物料粒，所述二维几何信息包括物料粒的最小外接矩形的长L1和宽L2，L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，桂耀伟，
申请(专利权)人：上海达梦数据技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31