一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法技术

本发明专利技术一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，涉及化工灌装车间的机器视觉图像处理技术。将识别区域分为比对色卡区和颜色采样区，比对色卡区分成若干部分，每个部分放置用于比对的色卡。颜色采样区为采集待识别颜色的区域。比对色卡区和颜色采集区接收同等的、均匀的外部光源照射。分为两个阶段：在颜色标定阶段，提取色卡的颜色特征值，计算样本的颜色特征值，对颜色特征进行修正；颜色识别阶段分为如下步骤：在颜色采样区放置需要识别颜色的样本，计算颜色特征值；对颜色特征值进行修正；计算比对色卡的颜色特征值；采用函数进行计算，进行颜色判别。本发明专利技术可以适应光照变化，可以识别更多数量的颜色，能够区分相近颜色。

A machine vision method of target color recognition adapting to the change of illumination

【技术实现步骤摘要】
一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法
本专利技术涉及一种电气自动化领域的机器视觉图像处理技术，具体为一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法。
技术介绍
在工业现场环境中，很多时候需要对不同物品进行区分，分别处理。在某些情况下，物品之间仅存在颜色上的差别，可以采用颜色识别传感器对其进行区分，这种技术已广泛应用在工业现场环境中。但是其存在以下不足：一、受外界光照变化影响大。颜色识别传感器接收目标的反射光，根据其光谱波长范围，和标定光谱波长相比对，从而判别目标的颜色。目标反射光所在光谱是由环境光和目标表面的光学特性共同决定的。当环境光变化时，目标反射光所在光谱会相应变化，这样颜色传感器会将目标反射光识别为错误颜色。二、可识别颜色数量有限。通常情况下，颜色识别传感器能够提供的可识别颜色只有几种。在需要识别颜色数量较少的情况下，颜色识别传感器可以适用。当需要识别较大数量的颜色时，颜色识别传感器将不能合适工作。三、难以区分相近颜色。颜色传感器的特点是对不同色系的颜色加以识别效果较好，比如红色、蓝色和绿色等。当需要识别相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，包括：彩色工业数字相机，配以机器视觉光源；还设有一个比对板，比对板上配以需要识别颜色的标准色卡；/n将整个需要进行颜色识别的识别区域分为比对色卡区和颜色采样区两部分；其中，比对色卡区分成若干部分，每个部分放置颜色不同的用于比对的色卡；颜色采样区为采集待识别颜色的区域；/n比对色卡区和颜色采集区接收同等的、均匀的外部光源照射；/n颜色识别分为颜色标定和颜色识别两个阶段；/n在颜色标定阶段，分为如下三个步骤：/n1)首先在每一个比对色卡区放置需要识别颜色的色卡；调整光源亮度，使每一个色卡颜色清晰可辨，然后采集图像，提取每个色卡的颜色特征...

【技术特征摘要】
1.一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，包括：彩色工业数字相机，配以机器视觉光源；还设有一个比对板，比对板上配以需要识别颜色的标准色卡；
将整个需要进行颜色识别的识别区域分为比对色卡区和颜色采样区两部分；其中，比对色卡区分成若干部分，每个部分放置颜色不同的用于比对的色卡；颜色采样区为采集待识别颜色的区域；
比对色卡区和颜色采集区接收同等的、均匀的外部光源照射；
颜色识别分为颜色标定和颜色识别两个阶段；
在颜色标定阶段，分为如下三个步骤：
1)首先在每一个比对色卡区放置需要识别颜色的色卡；调整光源亮度，使每一个色卡颜色清晰可辨，然后采集图像，提取每个色卡的颜色特征值，采用下述方法计算色卡的颜色特征值：

k∈ACi，其中表示标定图像中第i个比对色卡第j个颜色通道的颜色特征值，表示标定图像中第i个比对色卡第j个颜色通道在第k个位置的颜色值，ACi表示标定图像中第i个比对色卡所在的图像区域，Fs(.)为比对色卡区颜色特征提取函数；
2)在颜色采样区放置和第i个比对色卡颜色相同的样本，然后采集图像，采用下述的方法计算样本的颜色特征值：

k∈AC，其中表示标定图像中在颜色采样区域和第i个比对色卡颜色相同的样本的第j个通道的颜色特征值，表示标定图像中在颜色采样区域和第i个比对色卡颜色相同的样本的第j个通道在第k个位置的颜色值，AC表示标定图像中的颜色采样区，Fc(.)为颜色采样区颜色特征提取函数，其和比对色卡区颜色特征提取函数采用相同的算法；
3)为了克服光场在空间上的差别，需要对颜色采样区提取的颜色特征进行修正，若待识别的颜色为第i个色卡对应的颜色，其修正值为
颜色识别阶段分为如下五个步骤：
1)在颜色采样区放置需要识别颜色的样本，采集图像，提取其颜色特征值，采用下述方法计算样本的颜色特征值：

k∈AR，其中表示识别图像中在颜色采样区域待识别样本的第j个通道的颜色特征值，表示识别图像中在颜色采样区域待识别样本的第j个通道在第k个位置的颜色值，AR表示识别图像中的颜色采集区，Fc(.)为颜色采样区颜色特征提取函数；
2)对第j个通道的颜色特征值进行修正，其结果为：
3)计算识别图像中，各个比对色卡的颜色特征值，采用下述方法计算色卡的颜色特征值：

k∈ARi，其中表示识别图像中第i个比对色卡第j个颜色通道的颜色特征值，表示识别图像中第i个比对色卡第j个颜色通道在第k个位置的颜色值，ARi表示识别图像中第i个比对色卡所在的图像区域，Fs(.)为比对色卡区颜色特征提取函数，其和颜色采样区颜色特征提取函数采用相同的算法；
4)采用下列函数计算：

计算逐对颜色比对值，如果d(i1,i2)等于1，表示当前采样值和色卡i1和i2相比较，判定为色卡i1的颜色；否则，判定为色卡i2的颜色；其中D(·)表示两个特征之间的一种距离测度，表示采样区颜色特征值根据色卡i1修正的结果，表示色卡i1的颜色特征值，表示采样区颜色特征值根据色卡i2修正的结果，表示色卡i2的颜色特征值；
若样本针对色卡i1的修正颜色特征值与色卡i1的颜色特征值之间的距离小于样本针对色卡i2的修正颜色特征值与色卡i2的颜色特征值之间的距离，函数返回值为1，否则为0；
5)颜色判别函数为：其中N为比对色卡的数量；若s(l)＝N，表示所有逐对颜色比对值都表明，当前采样值判定为色卡l的颜色，则识别的结果为第l个色卡对应的颜色，否则表示不是。


2.根据权利要求1所述的一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，所述的颜色通道指颜色空间中的通道，颜色空间采用的是RGB颜色空间，也可以是HSI、YUV、YIQ等颜色空间。


3.根据权利要求1所述的一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，所述的颜色特征提取函数用来计算确定区域某种颜色的统计特征，可以采用一阶矩阵或二阶矩阵，也可采用机器学习方法。


4.根据权利要求1所述的一种适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，所述的距离测度函数用来测量两个颜色特征之间的距离，可以采用欧式距离、街区距离等，或者其他满足距离性质的函数。


5.一种化工灌装车间适应光照变化的目标颜色识别的机器视觉方法，其特征在于，桶颜色识别设备由桶颜色识别硬件装置和颜色识别软件系统构成；
桶颜色识别硬件装置包括工控机；通过支架结构由上到下依次设置数字相机、光源和色卡托盘，色卡托盘下面是待识别颜色桶的桶面；在邻近色卡托盘的位置设置采样区，采样区的面积和色卡的面积相同；调整光源亮度，并设置数字相机参数，使桶面的采样区和色卡颜色都清...

【专利技术属性】
技术研发人员：勾阳，陈绵书，
申请(专利权)人：长春融成智能设备制造股份有限公司，长春知和智能包装设备有限公司，长春蓝舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22