[发明专利]非接触式竹丝正反面辨识系统及辨识方法

权利要求书

1.一种非接触式竹丝正反面辨识系统，作用于竹丝（1）的正反表面辨识，所述竹丝的正面平整光滑，而背面中间设有凹槽（2），其特征在于：

所述辨识系统包括：

底板（3），呈平板状，用于安装送丝装置、图像采集装置及辅助光装置；

送丝装置，用于将竹丝夹持并送至图像采集装置处，包括推拉气缸（4）、与推拉气缸连接的夹持机构（5）和导轨（6），所述夹持机构设在导轨上并可沿导轨滑动，夹持机构夹持竹丝平行于底板并使竹丝正反面垂直于底板表面；

图像采集装置，包括图像传感器（7），正对竹丝表面，用于将竹丝表面特征采集并进行分析，所述图像传感器包括壳体、设在壳体内的内置摄像头和图像处理芯片，所述壳体上设有与竹丝夹持高度相一致的小孔（8），所述内置摄像头的镜头设在所述小孔处，内置摄像头采集到的图像信息经处理后通过数据线发送至主控制器上；

辅助光源装置，用于在竹丝表面产生强烈对比的明暗线条，包括固定在底板上的支架（9）、与支架顶部连接的光源固定座（10）和置于光源固定座内的光源（11）。

2.根据权利要求1所述的非接触式竹丝正反面辨识系统，其特征在于：所述传感器（7）的小孔（8）处设有透光玻璃，所述壳体呈密封状。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式竹丝正反面辨识系统，其特征在于：所述图像采集装置上还设有吹气装置，吹气气流对准所述小孔（8）处。

4.根据权利要求1所述的非接触式竹丝正反面辨识系统，其特征在于：所述光源（11）为LED，所述LED呈白色或彩色。

5.根据权利要求1所述的非接触式竹丝正反面辨识系统，其特征在于：所述光源固定座（10）为条状腔体结构，所述腔体内设有直线排列的若干点状LED（11），腔体底部设有与竹丝平行的窄缝（12），点状的LED光线穿过窄缝形成线状光线并投射到竹丝表面，使竹丝表面形成强烈的明暗光带，光线与竹丝表面形成一入射角α。

6.根据权利要求5所述的非接触式竹丝正反面辨识系统，其特征在于：所述入射角α为30°～60°。

7.基于权利要求1的非接触式竹丝正反面辨识方法，其步骤如下：

竹丝夹持机构夹取竹丝，使竹丝平行于底板，竹丝正反表面垂直于底板表面；

推拉气缸动作，带动夹持机构沿导轨滑动，使竹丝一端进入传感器的摄像镜头取景范围之内；

主控制器通过数据线向图像传感器发出“辨识”指令；

图像传感器进入“辨识”状态，辅助光源被点亮，图像传感器内置摄像头拍摄竹丝表面的图片；

图片经过图像处理算法计算后，图像传感器辨识并判断竹丝的正反面；

图像传感器将辨识结果通过数据线传送回主控制器；

辨识完成，关闭辅助光源，推拉气缸回缩将夹持机构拉回原位，夹持机构松开竹丝，完成一次竹丝的辨识过程；

重复A～G步骤，进行下一根竹丝的正反面辨识。

8.基于权利要求7的一种图像处理算法，其流程如下：

采集竹丝表面图像，得到分辨率为M行L列的原始图像；

采用图像分块技术将竹丝表面图像沿纵向均分为K等份，则可得到K块大小且均为M行N列的图像小块，其中N=L/K，每个图像小块包含一小段竹丝的图像信息；

采用图像向量化技术将M行N列的小块图像转化为长度为M的总和向量；

采用向量辨识技术分别识别每小块图像，得到K份相互独立的辨识结果；

采用投票表决技术得出最终判别结果。

9.根据权利要求8所述的一种图像处理算法，其中图像向量化技术转化方法如下：

首先将小块图像矩阵的第一列作为总和向量的初始值；

将图像矩阵的后一列与当前总和向量相加，并将其结果作为新的总和向量的值；

重复上一步操作，直到图像矩阵的全部N列都被加在总和向量中，此时的向量即为最终的总和向量；

此时的总和向量反映了每一小块图像上下方向的亮度信息。

10.根据权利要求8所述的一种图像处理算法，其中向量辨识技术方法如下：

通过求取向量中元素的平均值，将两端低于平均值的暗色背景像素点除去，剩余像素即代表竹丝的图像部分，若剩余像素的元素值均分布在平均值附近且亮度值很低，则表明镜头取景范围内不存在竹丝；反之，则剩余像素对应竹丝表面的亮度，表明镜头取景范围内存在竹丝；

在判断存在竹丝的情况下，在剩余像素的元素值中取得中间处元素的向量值，若该值显著低于剩余像素值两端元素的向量值，则表明竹丝图像中间位置存在暗带，对应该段竹丝反面的凹槽中，即判断此为竹丝反面，否则，判断该段竹丝表面为正面。