面向叠层薄纸计数的图像拼接与线检测算法研究

发布时间：2017-09-07 03:20

  本文关键词：面向叠层薄纸计数的图像拼接与线检测算法研究

  更多相关文章： 机器视觉 叠层薄纸计数 图像拼接 线检测 Radon变换

【摘要】：高端纸张印刷品的数量准确统计在包装印刷行业具有迫切的需求,其准确计数对于企业成本控制有着重要的意义,传统称重、机械式计数方式存在误差大、效率低等缺陷,对于薄型纸张的计数尤为如此。随着机器视觉技术的蓬勃发展,基于机器视觉成像的计数方式逐渐应用于叠层纸张中来。但是叠层薄纸的计数存在单个相机无法在高分辨率与大测量范围间平衡的问题。因此本文基于叠层薄纸特点设计一种相机移动采集图像序列并结合图像拼接算法重构完整端面图像的计数仪器,具体内容介绍如下：本文首先从叠层薄纸端面图像特点出发设计成像系统,并根据用户需求对各成像部件进行参数确定与选型；并论述了成像系统的运行流程与控制方式；最终搭建了一个稳定可靠的单相机多工位移动采集的成像平台。并由此平台成功获取叠层薄纸端面图像序列。具体研究内容包括：(1)根据获取的图像特点设计图像拼接算法重构完整端面图像,针对端面图像灰度规律性强、重复率高等特点采用外加双标记尺。通过外加标记尺提高拼接效率,并通过缩小匹配区域、特征点优化、采用新描述子等改进方案提取端面图像SURF特征点,通过特征点匹配确定图像变换关系完成毗邻图像拼接,并通过实验对比证明本文算法在速度、匹配效率上的提高。最终成功获取完整叠层薄纸端面图像。(2)本文根据薄型纸张特点介绍零阈值Canny算法结合Radon变换的线检测算法。首先使用零阈值Canny算法获取端面图像最大边缘有效信息,并限制梯度方向获取单一响应；接着通过对边缘信息进行Radon变换使得时域中的直线映射为Radon空间中的点；搜索遍历空间中获取满足阈值条件的局部极值点；统计极值点数量以实现纸张数量检测,并通过极值点位置确定对应直线位置并标记于原图。(3)采用LabVIEW与C++编程语言开发薄纸计数软件平台,在VS2013编程环境下,使用OpenCV计算机视觉库开发图像处理模块,并在LabVIEW环境下编码实现设备之间的通信、流程控制与界面设计。最终完成仪器测试与实验结果评估。叠层薄纸计数仪器的研发有助于相关行业自动化、智能化的提高。
【关键词】：机器视觉 叠层薄纸计数 图像拼接 线检测 Radon变换
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS803;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的来源背景及研究意义10-11
• 1.2 纸张计数仪器发展现状11-14
• 1.2.1 人工机械检测方法11-13
• 1.2.2 视觉成像检测方法13-14
• 1.3 基于机器视觉的纸张计数方法14-15
• 1.3.1 图像采集方式14
• 1.3.2 图像拼接技术14-15
• 1.3.3 直线检测技术15
• 1.4 本文的主要内容和结构安排15-17
• 第2章 成像系统设计17-27
• 2.1 被测对象特点分析17-18
• 2.2 成像系统设计18-19
• 2.2.1 标记尺设计18-19
• 2.2.2 成像系统硬件框架设计19
• 2.3 成像系统器件选型19-23
• 2.3.1 工业相机20
• 2.3.2 镜头20-22
• 2.3.3 光源22
• 2.3.4 工控机22-23
• 2.4 多工位成像控制以及图像序列获取23-25
• 2.4.1 成像运动控制部件23-24
• 2.4.2 成像系统控制流程24
• 2.4.3 图像序列获取24-25
• 2.5 仪器平台搭建25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 叠层纸张图像序列拼接27-44
• 3.1 图像序列拼接方案设计27-28
• 3.1.1 图像序列成像特点分析27
• 3.1.2 图像拼接流程27-28
• 3.2 基本图像拼接方法28-30
• 3.2.1 基于区域的图像配准方法28-29
• 3.2.2 基于特征的图像配准方法29-30
• 3.3 SURF算法图像拼接30-37
• 3.3.1 尺度空间极值检测31-33
• 3.3.2 特征点方向定位33-35
• 3.3.3 特征点匹配与提纯35-36
• 3.3.4 图像合成与融合36-37
• 3.4 改进的图像拼接算法37-39
• 3.5 实验与分析39-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 纸张叠层端面图像线检测算法44-56
• 4.1 本章主要内容44
• 4.2 图像预处理44-46
• 4.3 线检测算法46-52
• 4.3.1 Canny边缘检测算子46-47
• 4.3.2 LSD线检测算法47-48
• 4.3.3 Canny算子结合Radon变换线检测算法48-52
• 4.4 线检测算法之间的比较52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 应用软件设计与仪器测试56-62
• 5.1 软件设计需求和总体设计56-57
• 5.2 软件开发工具57-58
• 5.3 软件界面设计58-59
• 5.4 仪器测试与结果评估59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 总结与展望62-64
• 参考文献64-67
• 附录A 攻读学位期间发表的论文和参与的科研项目成果67-68
• 致谢68

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本文编号：807112