[发明专利]一种基于线结构光的输送带纵向撕裂检测方法

权利要求书

1.一种基于线结构光的输送带纵向撕裂检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于线结构光图像采集系统读取输送带线结构光图像I₁；

(2)对图像I₁裁剪ROI区域，去除图像中的冗余信息，得到ROI区域图像I₂；

(3)对图像I₂做灰度化处理，提取R通道图像，得到R通道灰度图像I₃；

(4)对图像I₃做图像增强处理，通过图像灰度变换矩阵做灰度变换，得到灰度变换的图像I₄；

(5)对图像I₄做线结构光中心线提取操作，通过图像灰度分布拟合曲线，取设定置信度下置信区间作为阈值，将图像I₄的原灰度矩阵A₁优化为新灰度矩阵A₂，基于A₂计算灰度重心点，利用移动最小二乘法，计算得到灰度重心点的切向量，通过横向梯度优化得到线条L₁，对其做形态学闭运算，得到中心线线条L₂的图像I₅；

(6)对中心线线条L₂做世界坐标系变换，得到世界坐标系下中心线线条L₃的图像I₆；

(7)对中心线线条L₃的图像I₆做图像分割，得到分割后的联通域集合图像I₇；

(8)对图像I₇做线性特征阈值筛选，得到保留后的连通域及连通域数目N；

(9)根据保留的连通域数目N判断是否发生纵向撕裂；

在步骤(1)中，所述线结构光图像采集系统包括线结构光光源和CCD相机，线结构光光源与CCD相机分别安装于输送带表面法线方向两侧30°-45°方向，且距离输送带下表面沿法线方向60-80cm；

步骤(5)的具体过程如下：

(5-1)通过图像灰度分布拟合灰度分布曲线，取置信区间[μ-t,μ+t]作为阈值T＝G(μ-t)，将图像I₄的原灰度矩阵A₁优化为新灰度矩阵A₂：

其中，G(*)为灰度分布曲线，μ为G(*)的期望，t为区间宽度，g′(i,j)为优化后的灰度值，g(i,j)为原灰度值；

(5-2)基于A₂计算灰度重心点，使用移动最小二乘法，拟合方程表达形式如下：

f(x)＝p^T(x)α

其中，p(x)＝[p₁(x),p₂(x),...,p_m(x)]^T是一个m阶的基函数，α＝[α₁,α₂,...,α_m]^T待定系数向量，这些系数是关于点坐标的函数，上标T表示转置；

(5-3)计算灰度重心点的切向量，通过横向梯度优化得到新的中心点，连接新的中心点得到线条L₁；

计算灰度重心点的切向量，通过横向梯度优化得到新的中心点，连接新的中心点得到线条L₁；横向梯度优化规则：

A’(x_p1+Δx)+B’(y_p1+Δy)+C’＝0

该方程为灰度重心C_p处的切线方程，定义其相邻列计算所得的灰度重心C_p+1也按照相同的偏移量发生偏移得到新的灰度重心C′_p2：

(5-4)利用形态学闭运算得到中心线线条L₂的图像I₅，形态学闭运算规则为先膨胀处理，再腐蚀处理。

2.根据权利要求1所述基于线结构光的输送带纵向撕裂检测方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述灰度变换的表达式如下：

g′＝g·k+c

其中，c＝-k·GMin，g为像素点灰度变换前的灰度值，g′为像素点灰度变换后的灰度值，GMax和GMin分别为灰度矩阵中的极大值和极小值。