CN106093052B - 一种断纱检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种断纱检测方法，涉及自动化控制领域，能够以较低的采购、维护成本准确的检测出断纱。本发明包括：控制云台沿导轨移动，所述云台上安装CCD摄像机，所述CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号；按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱；若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌；通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送。本发明适用于捻线机上断纱检测。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种断纱检测方法。
背景技术
捻线是纺织过程中的重要环节，过程中有时会出现断纱现象，对捻线过程造成了一定程度的影响。目前的断纱检测主要靠人工检测，劳动强度高，效率低且易受人为因素影响。自动化程度相对较高的一些工厂中，采用机械装置并辅以相应的检测电路来实现断纱检测，但每套装置只能针对一根纱检测其是否断裂，若生产规模较大，则需要花费很多经费配置很多套装置。
为了解决传统的人工检测方法中易受环境及工况干扰而检测不准确的问题，目前也有学者提出了基于计算机视觉的坯布断纱在线检测方案，主要用于检测纱线紧密排布的坯布。但是，捻线机上相邻两根纱之间间距较大时则会导致检测结果不准确。也有的基于机器视觉的检测方法由于图像传感器的设置问题，只能检测摄像机视野中特定的几根纱线是否断裂，不适用于捻线机上大量纱线需要循环往复检测的情况。
发明内容
本发明的实施例提供一种断纱检测方法，能够准确的检测出断纱，且成本较低且易于维护，从而满足对于大规模放置车间中对于捻线机上断纱检测的需要。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
控制云台沿导轨移动，所述云台上安装CCD摄像机，所述CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号；按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱；若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌；通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送。
本发明实施例提供的断纱检测方法，通过控制云台沿导轨移动，使得云台上安装的CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号；按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱；若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌；再通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送。相对于现有技术中的方案，本发明实施例通过逐帧检测和图像模板匹配等手段，能够准确的检测出断纱，尤其是当相邻两根纱之间间距较大时准确检测出断纱。并且本发明实施例所需的设备构成较为简单，成本较低且易于维护，从而满足对于大规模放置车间中对于捻线机上断纱检测的需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的断纱检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种断纱检测装置的结构示意图；
图3、图4为本发明实施例提供的断纱检测方法的具体实例的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供一种断纱检测方法，如图1所示，包括：
S1、控制云台沿导轨移动。
在本实施例中，如图2所示的一种断纱检测装置的结构示意图，在云台上安装CCD摄像机，所述CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号。其中，CCD摄像机在沿导轨移动过程中不断采集含纱的PAL制式的视频信号，通过TVP5150视频解码器将视频信号转换成BT.656制式的视频信号传输至DSP进行图像处理。需要说明的是，本实施例中所采用的“云台”具体可以是一种用于固定CCD摄像机并用于控制CCD摄像机拍摄稳定性的连接支架，连接支架的一端可以通过滑动结构固定在导轨上，并沿导轨移动。
具体的，在所述CCD摄像机采集所述视频信号的过程中，控制所述云台引导所述CCD摄像机的光轴中心线始终和纱平面垂直。
S2、按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱。
例如：如图4所示的，所述按照预设的间隔周期，从所述视频信号提取帧的具体可以实现为以下流程：依次从所述视频信号中提取视频序列中的第5i帧，其中，i为正整数。依次对视频序列中的第5i帧作为源图像进行图像处理，检测图像中是否有断纱，若有则进行下一步处理，否则处理下一帧图片。
S3、若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌。
其中，可以通过制定感兴趣区域获取包含表示断纱序号的矩形数字牌的区域，并对此区域内图像部分进行图像处理，然后通过模板匹配的方法获取断纱序号。
S4、通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送。
其中，标识字符用于表示断纱序号，监控设备可以是捻线机的上位控制机，或者技术维护人员的移动终端。
在本实施例中，根据所提取的帧检测是否有断纱的具体判定方式，包括：
从视频信号中提取的帧中，识别纱所在的行坐标区间，并提取此区间内的图像内容作为含纱区域。其中，在对第5i(n＝1,2,3,4……)帧图片进行处理前，可以对采集到的任意一帧图片通过多次实验获取图像中纱所在的大致的行坐标区间，处理第5i(n＝1,2,3,4……)帧图片时，仅提取此区间内的图像部分(即含纱区域)进行处理，以提高处理速度。
并对所述含纱区域进行第一类处理，包括：通过中值滤波去除所述含纱区域的椒盐噪声，并利用直方图均衡化增强所述含纱区域的对比度，再通过阈值分割去除所述含纱区域的背景像素，并利用预设的方形结构元通过腐蚀去除断纱中间连接纱线部分，所述方形结构元的宽度大于连接纱线部分的宽度且小于正常纱线的宽度，所述含纱区域的椒盐噪声为图像中分布无规律、离散的噪声像素。
若断纱中间连接存在如图3所示的连接纱线，则还利用预设的方形结构元通过腐蚀去除断纱中间连接纱线部分，所述方形结构元的宽度大于连接纱线部分的宽度且小于正常纱线的宽度。再对所述含纱区域进行第二类处理，包括：提取经过所述第一类处理的所述含纱区域中所有物体的边缘，并根据所提取的边缘的长度过滤噪声边缘，得到联通区域，再计算得到联通区域的面积。具体的，利用中值滤波去除所提取的含纱区域的椒盐噪声，再利用直方图均衡化增强含纱区域的对比度，再通过阈值分割去除大部分背景像素，并使纱和少量背景像素的像素值为0，其他像素点的像素值为255，然后通过腐蚀去掉第二类断纱中间细的连接部分，接着利用Canny算子提取图像中所有物体的边缘，并根据提取边缘的长度，过滤掉过短的噪声边缘，得到若干联通区域，并计算联通区域的面积。
再检测所述联通区域的面积是否大于阈值，所述阈值为相邻两根未断纱之间的联通区域的面积的近似值，若所述联通区域的面积大于所述阈值则判定所述联通区域内存在断纱。例如：可以设定相邻两根纱(其中，邻两根纱中间没有断纱)之间的联通区域的面积的近似值为阈值1(其中，联通区域的面积的近似值比实际计算得到的面积偏大)，则面积大于该阈值的联通区域内有断纱，记录该联通区域的最左边像素和最右边像素的列坐标分别为col1和col2。
在本实施例中，所述通过预设的图像模板匹配所述指定区域的图像内容，并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符的具体实施方式包括：
在所述指定区域的图像内容中提取数字牌区域，并得到数字牌所在的行坐标区间，其中，所述标识牌为置于每根纱的下方的数字牌，且一根纱的下方的数字牌关于所述一根纱所在直线左右对称，所有数字牌位于同一水平高度。
利用自适应平滑滤波对所述数字牌区域进行平滑处理，并通过阈值分割去除所述数字牌区域的背景像素，再提取图像中所有数字字符及数字牌边框的边缘，并根据所提取的边缘的长度过滤噪声边缘。例如：在对第5i(i＝1,2,3,4……)帧图片进行图像处理前，对采集到的任意一帧图片通过多次实验获取源图像中数字牌所在的行坐标区间，仅提取行坐标在此区间内且列坐标在区间[col1,col2]的图像部分(即数字牌区域)进行处理，以提高处理速度。并利用自适应平滑滤波对数字牌区域进行平滑，再通过阈值分割去除大部分背景像素，然后利用Canny算子提取图像中所有数字字符及数字牌边框的边缘，并根据提取边缘的长度过滤掉过长的噪声边缘，从而使数字字符的像素值为255，其他物体的像素值为0。
再从所述数字牌区域中划分出数字字符的外包矩形，并提取每个外包矩形内的图像部分，若相邻两个外包矩形的左上角像素的列坐标差值小于预设值，则判定所述两个外包矩形属于同一个数字牌，并按照预设的图像模板匹配并识别所述每个外包矩形内的数字字符，所述预设的图像模板为和数字牌中数字字符字体相同的单个数字字符图像。具体的，可以通过寻找各数字字符的外包矩形，并提取每个矩形内的图像部分，设定阈值2，若相邻两个外包矩形的左上角像素的列坐标差值小于阈值2，则此两字符属于同一个数字牌，否则分属两个不同的数字牌；
在本实施例的优选方案中，所述模板为24×48的0-9的数字字符的图片。。其中，在所述预设的图像模板中，每幅数字图像平均分成4×4块区域，每个字符的16个平均值保存为16维向量，所述平均值为4×4块区域中每块区域的像素平均值，其中平均值可以精确到个位。
在本实施例中，所述按照预设的图像模板匹配并识别所述数字牌区域中的数字字符，包括：
将所述每个外包矩形内的数字字符的大小归一化为24×48，且平均分成4×4块区域，其中，每个字符的16个平均值保存为16维向量，所述平均值为4×4块区域中每块区域的像素平均值。
将所述每个外包矩形内的数字字符依次与所述预设的图像模板中的0-9的数字字符的图片的对应区域平均值求方差进行匹配，并将方差值最小的确定为匹配结果，所述匹配结果的图像模板对应的数字字符即识别为所述外包矩形内的数字字符，其中，每个数字牌内几个数字字符匹配结果的有序组合即为数字牌所表示的标示字符。本发明实施例提供的断纱检测方法，通过控制云台沿导轨移动，使得云台上安装的CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号；按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱；若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌；再通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送。相对于现有技术中的方案，本发明实施例通过逐帧检测和图像模板匹配等手段，能够准确的检测出断纱，尤其是当相邻两根纱之间间距较大时准确检测出断纱。并且本发明实施例所需的设备构成较为简单，成本较低且易于维护，从而满足对于大规模放置车间中对于捻线机上断纱检测的需要。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种断纱检测方法，其特征在于，包括：
控制云台沿导轨移动，所述云台上安装CCD摄像机，所述CCD摄像机在沿导轨移动过程中实时拍摄视频信号；
按照预设的间隔周期从所述视频信号提取帧，并根据所提取的帧检测是否有断纱；
若根据所提取的帧检测到断纱，则从包含断纱的帧中提取指定区域的图像内容，所述指定区域中设置标识牌；
通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，并将所识别得到的标识字符向监控设备发送；
所述控制云台沿导轨移动，包括：在所述CCD摄像机采集所述视频信号的过程中，控制所述云台引导所述CCD摄像机的光轴中心线始终和纱平面垂直；
所述按照预设的间隔周期，从所述视频信号提取帧包括：依次从所述视频信号中提取视频序列中的第5i帧，其中，i为正整数；
所述根据所提取的帧检测是否有断纱包括：
从视频信号中提取的帧中，识别纱所在的行坐标区间，并提取此区间内的图像内容作为含纱区域；
对所述含纱区域进行第一类处理，包括：通过中值滤波去除所述含纱区域的椒盐噪声，并利用直方图均衡化增强所述含纱区域的对比度，再通过阈值分割去除所述含纱区域的背景像素，并利用预设的方形结构元通过腐蚀去除断纱中间连接纱线部分，所述方形结构元的宽度大于连接纱线部分的宽度且小于正常纱线的宽度，所述含纱区域的椒盐噪声为图像中分布无规律、离散的噪声像素；
对所述含纱区域进行第二类处理，包括：提取经过所述第一类处理的所述含纱区域中所有物体的边缘，并根据所提取的边缘的长度过滤噪声边缘，得到联通区域，再计算得到联通区域的面积；
检测所述联通区域的面积是否大于阈值，所述阈值为相邻两根未断纱之间的联通区域的面积的近似值，若所述联通区域的面积大于所述阈值则判定所述联通区域内存在断纱；
所述通过预设的图像模板匹配并识别所述指定区域内的标识牌所表示的标识字符，包括：
在所述指定区域的图像内容中提取数字牌区域，并得到数字牌所在的行坐标区间，其中，所述标识牌为置于每根纱的下方的数字牌，且一根纱的下方的数字牌关于所述一根纱所在直线左右对称，所有数字牌位于同一水平高度；
利用自适应平滑滤波对所述数字牌区域进行平滑处理，并通过阈值分割去除所述数字牌区域的背景像素，再提取图像中所有数字字符及数字牌边框的边缘，并根据所提取的边缘的长度过滤噪声边缘；
再从所述数字牌区域中划分出数字字符的外包矩形，并提取每个外包矩形内的图像部分，若相邻两个外包矩形的左上角像素的列坐标差值小于预设值，则判定所述两个外包矩形属于同一个数字牌；
并按照预设的图像模板匹配并识别所述每个外包矩形内的数字字符，所述预设的图像模板为和数字牌中数字字符字体相同的单个数字字符图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模板为24x48的0-9的数字字符的图片；
在所述预设的图像模板中，每幅数字图像平均分成4x4块区域，每个字符的16个平均值保存为16维向量，所述平均值为4x4块区域中每块区域的像素平均值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照预设的图像模板匹配并识别所述数字牌区域中的数字字符，包括：
将所述每个外包矩形内的数字字符的大小归一化为24x48，且平均分成4x4块区域，其中，每个字符的16个平均值保存为16维向量，所述平均值为4x4块区域中每块区域的像素平均值；
将所述每个外包矩形内的数字字符依次与所述预设的图像模板中的0-9的数字字符的图片的对应区域平均值求方差进行匹配，并将方差值最小的确定为匹配结果，所述匹配结果的图像模板对应的数字字符即识别为所述外包矩形内的数字字符，其中，每个数字牌内几个数字字符匹配结果的有序组合即为数字牌所表示的标示字符。
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- 2016-06-03 CN CN201610393696.8A patent/CN106093052B/zh active Active
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| GR01 | Patent grant |