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研祥EIP基于粘胶长丝浴内监测系统设计(二)

软件系统操作界面如图3.5所示。该界面主要分为以下几个区域:

⑴视频显示区 实时显示粘胶长丝喷丝状态;起到了实时监控酸浴内喷丝板的目的。 ⑵信息输入区 输入机器型号、编号相关信息,以及检测人员的工号,便于测试结果查询。 ⑶指示区 指示目前系统工作状态,蓝灯表示系统顺利通过开机自检;绿灯表示系统顺利完成计数工作,可进行下次操作;红灯表示系统正在进行图像处理工作。 ⑷测西安小孩癫痫病治疗控区 主要对粘胶长丝图像进行处理并分析出细丝根数。测试1为按序计算按钮;测试2为重新测试按钮;另外,还列出三种测试速度,以便按实际需要进行选择。 ⑸测试结果区 显示测试结果及喷丝板锭号。

图3.5系统软件界面

4.粘胶长丝图像的分割与计数算法

通过对粘胶长丝图像的理解,本文研究了如下适合于长丝图像的分割与计数方法。

4.1分行消包络分割法

根据粘胶长丝机视觉检测实际应用的需要,设计一种结合粘胶长丝图像特征的分行处理消包络分割方法。该方法属于自适用阈值法的范畴,其计算简单,应用效果好。

因为粘胶长丝的浴内检测图像一般背景和目标的对比度较差,经图像增强处理后,图像质量有所改善,但细丝目标与背景照明较亮的部分都的到了增强,以图4.1(a)为例,如果直接采用常用阈值分割法,会带来大量噪声白点,如图4.1(b)。

图4.1常用阈值分割方法

细丝喷丝方向多为纵向,细丝的像多为竖直,因此可以对图像进行分行二值化处理,避免图像的上下照明不均带来的噪声。

图4.2图像第120行的灰度分布

图4.2(b)是左图中第120行(亮线标致行)的灰度分布,横坐标为该行像素序列号,纵坐标为各对应像素的灰度值。

图4.3灰度分布包络及去包络后灰度分布

由于背景照度不均匀,使得该行的背景灰度数据不均,为去除背景的干扰,可对灰度分布数据提取包络,如图4.3(a)所示。可以认为,灰度数据的包络即细丝图像的背景灰度分布形态,将原灰度分布数据与包络数据相比照,去除背景信息,保留细丝目标数据。这样就避免了图像左右照度不均的影像。依照此方法对各行数据进行处理。得到去背景后的细丝图像,然后将其二值化(非0即1),获得较好的细丝二值化图像。如图4.4所示。

图4.4分行削包络分割结果

4.2连通域分离法

粘胶长丝在生产过程中总体趋势为纵向喷丝,其图像多为竖直结构。如图4.1(a)示。因此可将图像按行扫描计算,统计各行计数结果,这种算法简单便于理解,但其精度难以保证,稳定性不高。其主要原因是在实际生产过程中,各长丝之间并非完全平行,前后细丝之间存在着交错重叠,尤其对图4.5所示的结构,这种逐行扫描的算法将遗漏细丝。造成测试结果普遍偏低。

图4.5细丝的交错示例

下面介绍一种连通域分离办法来解决细丝交错时的计数问题。

4.2.1连通域分离的基本思想

⑴分离

基于二值图像的形状分析,对各连通域进行标识,提取出各连通域的特征属性,如区域面积、长度、圆形度,平均宽度等,以辨别该连通域是否为长丝二值像。针对被标识的长丝连通域,按标识将各连通域分离成各各子图像。以图4.5为例将其按连通域分离为如图4.6的四个子图像。

图4.6连通域分离图像

⑵分岔位置与分割

对每个子图像进行逐行扫描,计算细丝根数,当数目发生变化时,说明细丝在此处分岔,即为分岔位置;该位置所在的行为分界行;分界行将图像分为上下两部分,能使图像连通域个数增加的那部分称为保留区,另一部分称割舍区;可以在分岔位置做标记,以便删除割舍区内对应的重合细丝段。下面以图4.6(b)为例进行说明,如图4.7(a)所示。

图4.7分岔位置与分割

如图4.6(d)所示,子图像存在着多个分岔位置,应根据如下规则进行选取并分割:

(a)尽量使保留区域高度最大; (b)被保留区域的逐行扫描根数不小于割舍区的扫描根数; (c)保留区域内的连通域个数必须大于1。 具体分割见图4.7(b)所示。

4.2.2实现步骤

⑴对二值图像进行标记,划分成不同连通区域;

⑵根据不同的像素值,即不同的连通域,将图像分离为各各子图像;子图像的数目即为父图像中连通域的个数。即子图像中连通域个数为一。并将子图像进行二值化,非0即为1。

⑶对各子图像进行逐行扫描,计武汉癫痫病专科医院 专病专治,铸就专科品牌算细丝根数,如果为1,执行第⑸步;否则执行第⑷步。

⑷从上下两端向中间查找子图像的分岔位置,按照能将子图像分割成两个以上的连通域为原则,保留区最大为基准,选取最佳分岔位置的上下部分进行取舍。将分离后的图像最为新的父图像执行步骤⑴;

⑸累加子图像细丝根数1;计算子图像周口哪家医院治癫痫病效果比较好平均宽度;改变子图像灰度值,并将该子图像复制到原图相应位置。

⑹弹出对话框,输出各被计算的子图像的平均宽度,及计数结果。用伪彩色编码将图像显示到屏幕上,以便观察分析。 图4.5的计算结果及处理后图像如图4.8所示。

图4.8计算结果与处理图像

5.粘胶长丝浴内监测系统的计数应用

图5.1为浴内监测系统实际采集的粘胶长丝图像,利用连通域分离法计算细丝根数测得结果参见表5-1。

图5.1粘胶长丝酸浴内图像

表5-1粘胶长丝计数结果

本文对140幅图像进行测试计算,验证连通域算法的精度,其中96幅和实际根数一致;41幅与实际细丝根数差1(符合单次测量误差控制在97%以内);3幅与实际细丝根数相差2根以上,其主要原因是酸浴内细丝成像时发生抖动,造成细丝图像出现虚影,在进行图像分割处理时容易丢失细丝信息,造成少数的现像。该算法对细丝根数在18~40之间的长丝图像计数精度较高。