[发明专利]一种基于机器视觉检测技术测量烟丝宽度的新方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉检测技术测量烟丝宽度的新方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对切丝工艺段切丝机出口处的烟丝进行取样，通过光学投影仪进行烟丝宽度的测量，对于单根烟丝进行多点检测，并获取多个检测值的均值作为烟丝的实际宽度值；

步骤2：对步骤一中通过光学投影仪检测的烟丝进行成像检测，并获取到烟丝真彩图像；

步骤3：对步骤二中获取到的烟丝真彩图像进行图像的预处理；

步骤4：对步骤三中预处理后的烟丝图像进行中心骨架提取；

步骤5：对步骤四中提取到的烟丝中心骨架到两边的距离作为单区域烟丝宽度；

步骤6：对步骤四中提取中心骨架后烟丝进行分段；

步骤7：对步骤六中分段后的各个段间烟丝像素宽度值以及整根烟丝的像素宽度值；

步骤8：通过像素宽度值与实际宽度值计算线性拟合方程；

步骤9：获取一批烟丝图像的像素宽度值并用步骤八的线性拟合方程预测出烟丝的宽度值，并与投影仪检测实际的宽度值进行比对，计算平均绝对误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，对步骤二中获取到的烟丝真彩图像进行图像的预处理，其步骤包括：

1)对烟丝的真彩图像使用非线性平滑滤波进行中值滤波处理，得到原始烟丝图像的灰度图，中值滤波是一种典型的非线性滤波技术，基本思想是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，其基本原理是把数字图像或数字序列像素点的灰度值用该点的一个邻域中各点灰度值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点同时又能保留图像边缘细节，因为它不依赖于邻域内那些与典型值差别很大的值。中值滤波器在处理连续图像窗函数时与线性滤波器的工作方式类似，但滤波过程却不再是加权运算。这个设计思想就是检查输入信号中的采样并判断它是否代表了信号，使用奇数个采样组成的观察窗实现这项功能，对观察窗口中的灰度数值进行排序，位于观察窗中间的灰度中值作为输出。然后，丢弃最早的值，取得新的采样，重复上面的计算过程。其计算方法为：

设k₁，k₂，k₃，......k_n为观察窗口中的序列灰度值，按升序排序后灰度值：

k_m1≤k_m2≤k_m3......≤k_mn(n为窗口内灰度值个数，m为灰度值排序的序号)

或按降序排序后灰度值：

k_m1≥k_m2≥k_m3......≥k_mn

则灰度中值为：

在实际应用中，n一般取奇数，所以

k_中值＝k_m(n+1)/2

2)对得到的中值滤波后的灰度图像进行迭代法二值化处理，获取到原始烟丝图像的二值化图像，其计算公式为：

公式中k_max和k_min分别表示中值滤波后图像的最大灰度值和最小灰度值，灰度阈值则记为T；

根据灰度阈值T将图像的灰度值分成两组R1和R2；

公式中μ₁和μ₂是R1和R2两组的平均灰度值，T1是新灰度阈值；

3)对提取到的烟丝图像进行像素点个数计算即区域面积计算，对于区域面积小于灰度阈值T1范围的图像进行剔除，保留大于灰度阈值T1范围的图像作为预处理后的烟丝图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，对步骤三中预处理后的烟丝图像进行中心骨架提取主要是通过基于追踪的方法判断烟丝的局部特征获得当前位置近似的中心线趋势，并结合烟丝图像中单根烟丝的局部特征信息，得到当前位置处物体横截面的中心点，并将区域范围内的所有中心点串连成一条中心线，即为单根烟丝的中心骨架，具体实现如下：

(1)标记将被删除的边界点；

(2)删除做了标记的点；

(3)继续标记将被删除的剩余的边界点；

(4)删除标记过的点。

(5)直到没有被删除的点为止，此时算法终止，生成了该区域的骨架，即烟丝中心骨架。