一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊，所述圖像采集模塊完成瓷磚的圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊，所述圖像處理模塊確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像；所述圖像顯示模塊用于顯示圖形處理模塊處理后得到的圖像。所述圖像處理模塊包括用于對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理以改善其圖像質(zhì)量的圖像預(yù)處理單元；用于識(shí)別在圖像中存在的目標(biāo)圖形，并提取該目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域的圖像識(shí)別單元；以及用于將圖像識(shí)別單元提取的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域進(jìn)行成像處理，并將目標(biāo)圖形之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景的圖像成像單元。本發(fā)明還提供一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于探測(cè)與成像領(lǐng)域，涉及一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置及其圖像信息檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代建筑中，瓷磚使用越來(lái)越普遍，在最近的幾十年里，陶瓷的生產(chǎn)量大幅度提高，同時(shí)，我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝上有了根本性的發(fā)展，已經(jīng)成為了陶瓷生產(chǎn)大國(guó)。最近幾年，我國(guó)的陶瓷的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品的質(zhì)量等都有了很大的提高。
[0003]陶瓷地磚的質(zhì)量檢測(cè)是陶瓷地磚生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，質(zhì)量參數(shù)從技術(shù)上可分為尺寸偏差、表面與結(jié)構(gòu)質(zhì)量、理化特性等三大類(lèi)。現(xiàn)在陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要采用2006年9月I日實(shí)施的GB/T4100-2006，在檢測(cè)的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)陶瓷的色差，圖形的尺寸出現(xiàn)問(wèn)題，要追蹤檢測(cè)陶瓷的色料，印刷等環(huán)節(jié)，排除問(wèn)題。但是，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大多數(shù)的地磚生產(chǎn)企業(yè)還是使用人工來(lái)分選，自動(dòng)化很低，準(zhǔn)確性不高，勞動(dòng)成本高。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)過(guò)程是:人工分檢是在生產(chǎn)線的末端進(jìn)行，傳送帶的側(cè)面裝有幾根強(qiáng)度很大的光管，在傳輸帶的另外一側(cè)有幾名工人進(jìn)行分檢，質(zhì)檢的效果主要是決定于檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)和細(xì)心程度，如果檢測(cè)人員處于工作疲勞狀態(tài)，這會(huì)影響到檢測(cè)的效果。在檢測(cè)的過(guò)程中，質(zhì)檢人員挪動(dòng)地磚，調(diào)節(jié)光線，由質(zhì)檢員進(jìn)行觀察，判斷其上面印刷的圖案是否完整，是否有缺失，由觀察的結(jié)果來(lái)判斷地磚的級(jí)別，再將地磚分流到不同的等級(jí)區(qū)域，對(duì)于地磚上的圖案的檢測(cè)，就先在陶瓷上找出圖案的位置，再與標(biāo)準(zhǔn)的圖案進(jìn)行比較，確定陶瓷的等級(jí)，隨著現(xiàn)在生產(chǎn)的陶瓷地磚尺寸越來(lái)越大，從原來(lái)的600*600，發(fā)展到現(xiàn)在的1000*1000，地磚的重量也越來(lái)越重，質(zhì)檢過(guò)程中耗費(fèi)的勞動(dòng)力也越來(lái)越大。
[0004]雖然國(guó)內(nèi)的陶瓷機(jī)械最近幾年發(fā)展迅猛，生產(chǎn)地磚的生產(chǎn)線由原來(lái)的完全進(jìn)口發(fā)展到現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口并存，很多陶瓷生產(chǎn)設(shè)備都已經(jīng)走出國(guó)內(nèi)，走向世界，但是，自動(dòng)分檢和自動(dòng)的質(zhì)檢至今還是陶瓷機(jī)械行業(yè)的空白，質(zhì)量的檢測(cè)和分級(jí)工藝還是使用傳統(tǒng)的人工操作，對(duì)質(zhì)量的提高形成極大的障礙，提高了陶瓷生產(chǎn)的成本，這是陶瓷企業(yè)急需解決的問(wèn)題。陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中，陶瓷生產(chǎn)線具有特殊的特點(diǎn)。首先，陶瓷生產(chǎn)線的不間斷生產(chǎn)，從爐窖著火開(kāi)始，陶瓷的生產(chǎn)就會(huì)不間斷的。第二，陶瓷的樣式越來(lái)越多，圖形的復(fù)雜度越來(lái)越大,往往給質(zhì)檢人員產(chǎn)生了很大的工作壓力。
[0005]人工檢測(cè)地磚存在著很多的問(wèn)題，首先是檢測(cè)的速度和效率，在保證一定質(zhì)量的前提下，人工質(zhì)檢需要花費(fèi)很多的人力物力，大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。另外，人工質(zhì)檢中人為的因素還是很大，例如人的疲勞程度，地磚花式的復(fù)雜程度等。因此在這樣的情況下，我們需要研制出一種分檢系統(tǒng)，有利于減輕質(zhì)檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快質(zhì)檢的速度，適應(yīng)生長(zhǎng)線的高速生產(chǎn)。
[0006]目前常見(jiàn)的陶瓷墻地磚在線檢測(cè)中主要有以下三種方法:基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)技術(shù)、光學(xué)三角法和采用線陣CXD檢測(cè)技術(shù)。最近國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些研究單位開(kāi)發(fā)了一些自動(dòng)檢測(cè)裝置，但是這些瓷磚檢測(cè)設(shè)備大多為接觸測(cè)量。接觸測(cè)量是將探頭與瓷磚接觸通過(guò)機(jī)器內(nèi)部算法進(jìn)行尺寸測(cè)量。接觸測(cè)量雖然是代替人工測(cè)量的一種有效方式，但是接觸測(cè)量也造成了瓷磚表面的磨損，降低了瓷磚質(zhì)量，同時(shí)接觸離線的測(cè)量方式與實(shí)時(shí)在線測(cè)量相比檢測(cè)效率要低很多。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的離線、靜態(tài)測(cè)量技術(shù)也無(wú)法滿足現(xiàn)代加工中主動(dòng)測(cè)量的要求，不能及時(shí)控制生產(chǎn)過(guò)程，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)因不能及時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品、控制流程而造成廢品的情況，大大降低了產(chǎn)品合格率，最終影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，所以仍然還不能真正地使用到實(shí)際的生產(chǎn)中。雖然國(guó)外在線檢測(cè)系統(tǒng)種類(lèi)眾多，但遺憾的是由于瓷土配料、生產(chǎn)工藝、流程控制等方面存在國(guó)情上的差異，其本地化存在諸多難點(diǎn)。而且這些檢測(cè)線大都非常昂貴，比如意大利的瓷磚檢測(cè)系統(tǒng)的售價(jià)超過(guò)200萬(wàn)，遠(yuǎn)超出了國(guó)內(nèi)大部分瓷磚生產(chǎn)廠家的接受范圍，即使投入生產(chǎn)后，也存在系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)困難等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精準(zhǔn)、數(shù)據(jù)量小的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊，所述圖像采集模塊完成瓷磚的圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊，所述圖像處理模塊確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像；所述圖像顯示模塊用于顯示圖形處理模塊處理后得到的圖像。所述圖像處理模塊包括用于對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理以改善其圖像質(zhì)量的圖像預(yù)處理單元；用于識(shí)別在圖像中存在的目標(biāo)圖形，并提取該目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域的圖像識(shí)別單元；以及用于將圖像識(shí)別單元提取的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域進(jìn)行成像處理，并將目標(biāo)圖形之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景的圖像成像單元。
[0009]進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別單元為等邊三角形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的等邊三角形并提取該等邊三角形所在的像素區(qū)域。當(dāng)需檢測(cè)的瓷磚印刷圖形為等邊三角形時(shí)，若被檢測(cè)瓷磚上的圖形為等邊三角形，則該圖形輪廓能夠被識(shí)別并提取出來(lái)，而圖像的其他區(qū)域則被替換為黑色或白色背景；質(zhì)檢員看到圖像顯示裝置上顯示黑色或白色背景的等邊三角形時(shí)，即表示該瓷磚上印刷的圖形合格。
[0010]進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別單元也可以為等腰直角三角形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的等腰直角三角形并提取該等腰直角三角形所在的像素區(qū)域。當(dāng)需檢測(cè)的瓷磚印刷圖形為等腰直角三角形時(shí)，若被檢測(cè)瓷磚上的圖形為等腰直角三角形，則該圖形輪廓能夠被識(shí)別并提取出來(lái)，而圖像的其他區(qū)域則被替換為黑色或白色背景；質(zhì)檢員看到圖像顯示裝置上顯示黑色或白色背景的等腰直角三角形時(shí)，即表示該瓷磚上印刷的圖形合格。
[0011]進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別單元也可以為正方形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的正方形并提取該正方形所在的像素區(qū)域。當(dāng)需檢測(cè)的瓷磚印刷圖形為正方形時(shí)，若被檢測(cè)瓷磚上的圖形為正方形，則該圖形輪廓能夠被識(shí)別并提取出來(lái)，而圖像的其他區(qū)域則被替換為黑色或白色背景；質(zhì)檢員看到圖像顯示裝置上顯示黑色或白色背景的正方形時(shí)，即表示該瓷磚上印刷的圖形合格。
[0012]進(jìn)一步，所述圖像識(shí)別單元還可以為圓形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的圓形并提取該圓形所在的像素區(qū)域。當(dāng)需檢測(cè)的瓷磚印刷圖形為圓形時(shí)，若被檢測(cè)瓷磚上的圖形為圓形，則該圖形輪廓能夠被識(shí)別并提取出來(lái)，而圖像的其他區(qū)域則被替換為黑色或白色背景；質(zhì)檢員看到圖像顯示裝置上顯示黑色或白色背景的圓形時(shí)，即表示該瓷磚上印刷的圖形合格。
[0013]以及，該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置進(jìn)一步包括傳輸模塊和存儲(chǔ)模塊，分別用于傳輸與存儲(chǔ)經(jīng)圖像處理模塊處理后的圖像數(shù)據(jù)；所述圖像處理模塊進(jìn)一步還包括圖像壓縮單元，其將圖像成像單元獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。
[0014]所述圖像采集模塊為CXD攝像頭；所述圖像處理模塊為DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述圖形顯示模塊為L(zhǎng)ED顯示器。
[0015]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，操作簡(jiǎn)單，大大降低了質(zhì)檢員的工作量，并大幅提高檢測(cè)的精確度；同時(shí)，由于該檢測(cè)裝置基于特定對(duì)象成像原理，最后圖像顯示裝置顯示的結(jié)果會(huì)將復(fù)雜背景去掉，轉(zhuǎn)換成黑色或白色背景，由于沒(méi)有其它的圖形背景干擾，所以不但能夠使瓷磚形狀檢測(cè)更清晰，而且也會(huì)相應(yīng)的減少數(shù)據(jù)量，有利于數(shù)據(jù)的在線傳輸和儲(chǔ)存。
[0016]同時(shí)，本發(fā)明還提供一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法。
[0017]一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0018]S1:通過(guò)圖像采集模塊完成瓷磚圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊；
[0019]S2:圖像處理模塊確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像；
[0020]S3:圖像顯示模塊顯示出經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像。
[0021]進(jìn)一步，所述步驟S2包括以下步驟:
[0022]S21:對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理；
[0023]S22:通過(guò)邊緣檢測(cè)獲取在圖像中存在的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域；
[0024]S23:通過(guò)二值化獲取目標(biāo)圖形輪廓；
[0025]S24:通過(guò)Hough變換算法檢測(cè)所獲取的目標(biāo)圖形輪廓是否為所設(shè)定的圖形，若是，則將該圖形輪廓之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景并將輪廓的圖形進(jìn)行成像；若不是，則不顯示任何圖像；所述圖形為等腰直角三角形或等邊三角形或正方形或圓形。
[0026]以及，所述瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法還包括步驟S4:壓縮單元將經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像進(jìn)行壓縮處理并將其存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊，或通過(guò)傳輸模塊傳輸至服務(wù)器。
[0027]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法基于特定對(duì)象成像原理，將瓷磚圖像進(jìn)行處理，提取特定的圖形圖像，將復(fù)雜背景替換為黑色或白色背景，從而將結(jié)果清晰地通過(guò)圖形顯示裝置表現(xiàn)出來(lái)。由于沒(méi)有其它的圖形背景干擾，所以不但能夠使瓷磚形狀檢測(cè)更清晰，而且也會(huì)相應(yīng)的減少數(shù)據(jù)量，有利于數(shù)據(jù)的在線傳輸和儲(chǔ)存。
[0028]為了能更清晰的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】闡述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0030]圖2是圖1所示圖像處理模塊120的結(jié)構(gòu)框圖。
[0031]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的等腰直角三角形的檢測(cè)流程圖。
[0032]圖4是Hough圓變換示意圖。
[0033]圖5是本發(fā)明的實(shí)施例4的圓形檢測(cè)流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]請(qǐng)參閱圖1，其是本發(fā)明的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100包括圖像采集模塊110、圖像處理模塊120、圖像顯示模塊130、傳輸模塊140以及存儲(chǔ)模塊150。
[0035]該圖像采集模塊110完成瓷磚圖像的采集，并將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊120。該圖像處理模塊120對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理、圖形提取、替換背景及對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像，之后將處理后的圖像通過(guò)圖像顯示模塊130顯示，或傳送至存儲(chǔ)模塊150儲(chǔ)存，也可通過(guò)傳輸模塊140傳送至遠(yuǎn)端服務(wù)器。
[0036]具體地，該圖像采集模塊110為CXD攝像頭，該圖像處理模塊120為DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片，該圖像顯示模塊130為L(zhǎng)ED顯示器。
[0037]請(qǐng)同時(shí)參閱圖2，其是圖1所示圖像處理模塊120的結(jié)構(gòu)框圖。該圖像處理模塊120包括圖像預(yù)處理單元121、圖像識(shí)別單元122、圖像成像單元123、圖像壓縮單元124。由于拍攝的視頻會(huì)受到各種條件的限制和干擾，如光線不均、線路傳送所產(chǎn)生的噪聲污染等影響到視頻圖像的清晰度和圖像質(zhì)量，因此圖像預(yù)處理單元121首先對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪、灰度變換等預(yù)處理以改善其圖像質(zhì)量。預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像識(shí)別單元122，其識(shí)別在圖像中存在的目標(biāo)圖形，并提取該圖像中該目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域。該圖像成像單元123將圖像識(shí)別單元122提取的像素區(qū)域進(jìn)行成像處理，將該目標(biāo)圖形之外的其他區(qū)域替換為白色或黑色的背景，僅將所提取的目標(biāo)圖形成像。該圖像壓縮單元124將圖像成像單元123獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理以便于傳輸和存儲(chǔ)。經(jīng)圖像處理模塊120處理后的圖像傳送至圖像顯示模塊130顯示，則質(zhì)檢員通過(guò)顯示器可以直觀明了地判斷該瓷磚上的圖形印刷是否標(biāo)準(zhǔn)。由于只有印刷符合要求的圖形才會(huì)被圖像識(shí)別單元122所識(shí)別，因此，只要顯示器上能夠顯示目標(biāo)圖形，即表示該瓷磚圖形印刷符合要求。否則，顯示器上將不顯示任何圖形。
[0038]由于在瓷磚表面印刷的圖形中，等腰直角三角形、等邊直角三角形、正方形和圓形四種圖形最為常見(jiàn)，且在印刷中出錯(cuò)的頻率也較高，但是在質(zhì)檢時(shí)又常常遇到困難，例如正方形，我們質(zhì)檢過(guò)程中需要嚴(yán)格保證正方形的四個(gè)角都是直角，邊長(zhǎng)都是相等的。但是，如果通過(guò)人眼來(lái)觀察，很難確保質(zhì)檢的質(zhì)量，而通過(guò)本發(fā)明的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樵诖纱u質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100中，如果印刷的并不是標(biāo)準(zhǔn)的正方形，例如有一個(gè)角并不是印刷成90度，該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100是檢測(cè)不到這個(gè)圖像的輪廓，證明瓷磚的質(zhì)量并沒(méi)有達(dá)到我們的要求。三角形和圓形的檢測(cè)也是一樣，如果印刷的圖案并沒(méi)有達(dá)到我們的要求，瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100同樣不能對(duì)其輪廓成像，通過(guò)瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，我們能夠大大減少了質(zhì)檢員的工作量，加快了質(zhì)檢的速度，保證了質(zhì)檢的質(zhì)量。
[0039]該存儲(chǔ)模塊130包括SDRAM(同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)、R0M(只讀內(nèi)存)和硬盤(pán)。其中，SDRAM主要是存儲(chǔ)該圖像處理模塊120 (即DSP芯片)運(yùn)行的操作系統(tǒng)、以及運(yùn)算的臨時(shí)數(shù)據(jù)；該ROM用來(lái)存放操作系統(tǒng)和系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)；該硬盤(pán)是視頻圖像采集的數(shù)據(jù)需要存放在本地時(shí)的臨時(shí)存放地方。
[0040]所述傳輸模塊140包括有VGA (Video Graphics Array)接口、I/O接口和以太網(wǎng)通信裝置，在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上使圖像數(shù)據(jù)可以通過(guò)多種傳輸方式輸出至遠(yuǎn)程服務(wù)器。
[0041]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，操作簡(jiǎn)單，大大降低了質(zhì)檢員的工作量，并大幅提高檢測(cè)的精確度；同時(shí)，由于該檢測(cè)裝置基于特定對(duì)象成像原理，最后圖像顯示裝置顯示的結(jié)果會(huì)將復(fù)雜背景去掉，轉(zhuǎn)換成黑色或白色背景，由于沒(méi)有其它的圖形背景干擾，所以不但能夠使瓷磚形狀檢測(cè)更清晰，而且也會(huì)相應(yīng)的減少數(shù)據(jù)量，有利于數(shù)據(jù)的在線傳輸和儲(chǔ)存。
[0042]以下具體說(shuō)明該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100的工作過(guò)程:
[0043]S1:通過(guò)圖像采集模塊110完成瓷磚圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊120 ；
[0044]S2:圖像處理模塊120確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像；
[0045]S3:圖像顯示模塊130顯示出經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像。
[0046]S4:圖像壓縮單元124將經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像進(jìn)行壓縮處理并將其存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊150，或通過(guò)傳輸模塊140傳輸至服務(wù)器。
[0047]該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100的圖像處理模塊120通過(guò)對(duì)瓷磚圖像的冗長(zhǎng)信息進(jìn)行篩選刪除，獲得特定目標(biāo)圖形的具體圖像，并進(jìn)行壓縮處理，大大減少了圖像數(shù)據(jù)量，減少了大量干擾信息，使質(zhì)檢員能夠直觀明了地通過(guò)顯示器顯示的目標(biāo)圖形判斷該瓷磚是否合格，大大減輕了質(zhì)檢員的工作量，提高檢測(cè)精度，而且還便于瓷磚圖像數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)。
[0048]進(jìn)一步，該步驟S2具體還包括以下的工作過(guò)程:
[0049]S21:對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理；
[0050]S22:通過(guò)邊緣檢測(cè)獲取在圖像中存在的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域；
[0051]S23:通過(guò)二值化獲取目標(biāo)圖形輪廓；
[0052]S24:通過(guò)Hough變換算法檢測(cè)所獲取的目標(biāo)圖形輪廓是否為所設(shè)定的圖形，若是，則將該圖形輪廓之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景并將輪廓的圖形進(jìn)行成像；若不是，則不顯示任何圖像；所述圖形為等腰直角三角形或等邊三角形或正方形或圓形。
[0053]Hough變換是P.V.C.Hough根據(jù)數(shù)學(xué)對(duì)偶性原理提出的檢測(cè)圖像中直線的方法，后來(lái)這種方法不斷地發(fā)展，現(xiàn)在人們利用Hough變換主要是用來(lái)檢測(cè)直線，但是Hough變換只能用于檢測(cè)二值圖像，Hough變換的原理是:在平面坐標(biāo)中，直線可以表示為:
[0054]y = ax+c
[0055]其中a為斜率，c為截距，根據(jù)上面式子，直線上的不同的點(diǎn)(X，y)在參數(shù)空間中轉(zhuǎn)換為一族相交于一點(diǎn)的直線，如果我們能確定參數(shù)空間中的最大點(diǎn)，就實(shí)現(xiàn)了直線的檢測(cè)了。
[0056]平面中的任何一條直線都可以用極坐標(biāo)來(lái)表示，直線用極坐標(biāo)表示的函數(shù)關(guān)系為:
[0057]P = xcos Θ +ysin Θ
[0058]P為原點(diǎn)到直線的距離，Θ確定的是直線的方向，如果對(duì)直線上多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行上述的變換，原圖像中的η個(gè)點(diǎn)在參數(shù)空間中對(duì)應(yīng)了 η條正弦曲線，并且相交于同一點(diǎn)。從上面可以看出，Hough變換具有下面的性質(zhì):
[0059]第一:一個(gè)點(diǎn)，從直角坐標(biāo)系中映射到參數(shù)坐標(biāo)中，就變成一條直線；
[0060]第二:參數(shù)空間中的任何一個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著直角坐標(biāo)中的一條直線；
[0061]第三:在直角坐標(biāo)系中，如果將公共點(diǎn)映射到參數(shù)空間，那么在參數(shù)空間就變成同一條直線；
[0062]第四:直角坐標(biāo)系中的共線點(diǎn)映射到參數(shù)空間中為一個(gè)交于同一點(diǎn)的直線[42]；
[0063]在工程上，實(shí)現(xiàn)Hough變換，可以按照下面的步驟:
[0064](I)將參數(shù)空間量化為mXn個(gè)單元，并且設(shè)置累加矩陣；
[0065](2)我們要給參數(shù)空間的坐標(biāo)分配累加器，每個(gè)累加器的初始值都是O ;
[0066](3)拿出直角坐標(biāo)系中的一個(gè)點(diǎn)(X，y)并代入式子(5-2)中，計(jì)算出P ；
[0067](4)在參數(shù)空間中，找出P和Θ對(duì)應(yīng)的單元，將累加器加I ;
[0068](5)將直角坐標(biāo)系中的每一個(gè)點(diǎn)都經(jīng)過(guò)上面兩步的處理，所有的點(diǎn)都映射到參數(shù)空間，在參數(shù)空間的累加器中找出最大值，最大值中的P和Θ就是直線中的參數(shù)。
[0069]經(jīng)過(guò)了上面的5步之后，我們確定了直線的參數(shù)，利用檢測(cè)出來(lái)的參數(shù)在新的圖像中畫(huà)直線，完成Hough變換。
[0070]以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明該瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置100的檢測(cè)原理。
[0071]實(shí)施例1
[0072]本實(shí)施例中，所述圖像識(shí)別單元122為等腰直角三角形識(shí)別單元。
[0073]在陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程中，由于三角形的特殊性，在印刷三角形經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)偏差，例如，印刷一個(gè)等腰直角三角形，可能印刷出來(lái)的角并不是直角，直角邊有點(diǎn)歪了，兩條直角邊不一定相等，在質(zhì)檢中，如果質(zhì)檢員要檢查印刷出來(lái)的直角三角形是否符合我們的直角要求，往往需要拿著量角器逐個(gè)量度，這樣大大影響了質(zhì)檢的速度，質(zhì)檢的準(zhǔn)確度也大大降低。
[0074]請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明的實(shí)施例1的等腰直角三角形的檢測(cè)流程圖。本實(shí)施例中，在預(yù)處理單元121對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理后；等腰直角三角形識(shí)別單元通過(guò)canny邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并對(duì)邊緣圖像進(jìn)行二值化，再通過(guò)Hough變換的等腰直角三角形算法提取并識(shí)別該邊緣輪廓是否為等腰直角三角形。在判斷是否為直角時(shí)，該算法能夠允許印刷出現(xiàn)一定的偏差，偏差值設(shè)為2度，即只要直角邊的角度能夠達(dá)到89度-91度之間，兩個(gè)45度角達(dá)到在44度到46度之間，就認(rèn)為該等腰直角三角形滿足印刷要求，并將該等腰直角三角形之外的其他區(qū)域替換為黑色或白色背景，在顯示器顯示等腰直角三角形圖像，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。如果不滿足印刷要求，顯示器將不會(huì)顯示任何圖像，即表示該瓷磚為次品，質(zhì)檢員將會(huì)將此地磚檢出，作為廢品處理。
[0075]實(shí)施例2
[0076]本實(shí)施例中，所述圖像識(shí)別單元122為等邊三角形識(shí)別單元。
[0077]本實(shí)施例中，在預(yù)處理單元121對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理后；等邊三角形識(shí)別單元通過(guò)canny邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并對(duì)邊緣圖像進(jìn)行二值化，再通過(guò)Hough變換的等邊三角形算法提取并識(shí)別該邊緣輪廓是否為等邊三角形。在判斷是否為等邊三角形時(shí)，該算法通過(guò)判斷三角形的三個(gè)內(nèi)角的余弦值是否相等，如果每個(gè)內(nèi)角的余弦值在0.48-0.5之間，就認(rèn)為這個(gè)內(nèi)角是60度的，當(dāng)三個(gè)內(nèi)角都滿足這個(gè)條件時(shí)，則判定這個(gè)三角形是等邊三角形，并將該等邊三角形之外的其他區(qū)域替換為黑色或白色背景，在顯示器顯示等邊三角形圖像，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。
[0078]實(shí)施例3
[0079]本實(shí)施例中，所述圖像識(shí)別單元122為正方形識(shí)別單元。
[0080]在陶瓷生產(chǎn)中，印刷正方形往往會(huì)出現(xiàn)的偏差有以下兩方面:一是角度的偏差，嚴(yán)格的正方形中，我們需要四個(gè)內(nèi)角都要90度，但是印刷過(guò)程中經(jīng)常由于機(jī)械的震動(dòng)等原因，引起印刷錯(cuò)誤，印刷的角度并不能滿足4個(gè)內(nèi)角都要90度；二是邊長(zhǎng)的偏差，在印刷中4條邊長(zhǎng)可能不是等長(zhǎng)的。因此，這也是我們?cè)谡叫蔚馁|(zhì)檢中需要解決的問(wèn)題。
[0081]本實(shí)施例中，在預(yù)處理單元121對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理后；正方形識(shí)別單元通過(guò)canny邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并對(duì)邊緣圖像進(jìn)行二值化，再通過(guò)Hough變換的正方形算法提取并識(shí)別該邊緣輪廓是否為正方形。在判斷是否為正方形時(shí)，首先是判斷識(shí)別出來(lái)的輪廓是否滿足四個(gè)角都為90度，當(dāng)然在這個(gè)角度上也是允許一定的偏差，一般偏差值為2度。其次是判斷識(shí)別出來(lái)的輪廓是否滿足四條邊是等長(zhǎng)的，當(dāng)然在長(zhǎng)度上也是允許有偏差，如果偏差在可接受范圍內(nèi)，顯示器才將正方形顯示出來(lái)，如果不滿足，將不會(huì)顯示任何圖像，即表示該瓷磚為次品，質(zhì)檢員將會(huì)將此地磚檢出，作為廢品處理。
[0082]實(shí)施例4
[0083]本實(shí)施例中，所述圖像識(shí)別單元122為圓形識(shí)別單元。
[0084]請(qǐng)參閱圖4，其為Hough圓變換示意圖。下面對(duì)Hough變換在圓形檢測(cè)中的應(yīng)用做簡(jiǎn)單的描述。
[0085]如果我們知道一個(gè)圓的圓心坐標(biāo)(a，b)，以及半徑r這三個(gè)參數(shù)，我們就能將圓表示為
[0086](x_a)2+(x_b)2 = r2
[0087]在這里，我們可以參照直線的檢測(cè)方法將圖中的點(diǎn)映射到三維空間(a，b，r)，映射之后，方程仍然是圓的方程，但是半徑r和圓心(a，b)是未知的參數(shù)，直角坐標(biāo)變換到參數(shù)空間中的變換關(guān)系如圖4所示。
[0088]圖像空間上的各個(gè)不同點(diǎn)映射至參數(shù)空間的圓錐，因此，各圓錐兩兩交集出兩條弧線，如果圖像空間上的各點(diǎn)都處于同一個(gè)圓的軌跡上時(shí)，則這些圖像空間中的各點(diǎn)映射至參數(shù)空間后，其圓錐都會(huì)交于同一點(diǎn)，同樣使用累加器來(lái)找出累加值最高的一組(a，b，r)，則這組(a，b，r)即為圖像中該圓的圓心坐標(biāo)(a，b)和半徑r。
[0089]請(qǐng)參閱圖5，其為本發(fā)明的實(shí)施例4的圓形檢測(cè)流程圖。在預(yù)處理單元121對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理后；圓形識(shí)別單元通過(guò)canny邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，并對(duì)邊緣圖像進(jìn)行二值化，再通過(guò)Hough圓變換識(shí)別該邊緣輪廓是否圓形，若是圓形，則通過(guò)累加器確定圓心并畫(huà)出該圓形，同時(shí)將背景取代為黑色或白色背景，在顯示器顯示圓形圖像，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)。如果不滿足，將不會(huì)顯示任何圖像，即表示該瓷磚為次品，質(zhì)檢員將會(huì)將此地磚檢出，作為廢品處理。
[0090]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法基于特定對(duì)象成像原理，將瓷磚圖像進(jìn)行處理，提取特定的圖形圖像，將復(fù)雜背景替換為黑色或白色背景，從而將結(jié)果清晰地通過(guò)圖形顯示裝置表現(xiàn)出來(lái)。由于沒(méi)有其它的圖形背景干擾，所以不但能夠使瓷磚形狀檢測(cè)更精準(zhǔn)，大大降低質(zhì)檢員的工作量，而且也會(huì)相應(yīng)的減少數(shù)據(jù)量，有利于數(shù)據(jù)的在線傳輸和儲(chǔ)存。
[0091] 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:包括圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像顯示模塊，所述圖像采集模塊完成瓷磚的圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊，所述圖像處理模塊確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像；所述圖像顯示模塊用于顯示圖形處理模塊處理后得到的圖像；所述圖像處理模塊包括 圖像預(yù)處理單元，用于對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理以改善其圖像質(zhì)量； 圖像識(shí)別單元，用于識(shí)別在圖像中存在的目標(biāo)圖形，并提取該目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域；圖像成像單元，用于將圖像識(shí)別單元提取的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域進(jìn)行成像處理，并將目標(biāo)圖形之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像識(shí)別單元為等邊三角形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的等邊三角形并提取該等邊三角形所在的像素區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像識(shí)別單元為等腰直角三角形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的等腰直角三角形并提取該等腰直角三角形所在的像素區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像識(shí)別單元為正方形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的正方形并提取該正方形所在的像素區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像識(shí)別單元為圓形識(shí)別單元，用以識(shí)別圖像中的圓形并提取該圓形所在的像素區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:還包括傳輸模塊和存儲(chǔ)模塊，分別用于傳輸與存儲(chǔ)經(jīng)圖像處理模塊處理后的圖像數(shù)據(jù)；所述圖像處理模塊進(jìn)一步還包括圖像壓縮單元，其將圖像成像單元獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像采集模塊為CXD攝像頭；所述圖像處理模塊為DSP芯片或ARM芯片或FPGA芯片；所述圖形顯示模塊為L(zhǎng)ED顯示器。
8.一種瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟 51:通過(guò)圖像采集模塊完成瓷磚圖像采集后將圖像數(shù)據(jù)傳送至圖像處理模塊； 52:圖像處理模塊確定圖像的目標(biāo)圖形并對(duì)該目標(biāo)圖形進(jìn)行成像； 53:圖像顯示模塊顯示出經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟S2包括以下步驟: 521:對(duì)原始瓷磚圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、降噪及灰度變換的預(yù)處理； 522:通過(guò)邊緣檢測(cè)獲取在圖像中存在的目標(biāo)圖形所在的像素區(qū)域； 523:通過(guò)二值化獲取目標(biāo)圖形輪廓； S24:通過(guò)Hough變換算法檢測(cè)所獲取的目標(biāo)圖形輪廓是否為所設(shè)定的圖形，若是，則將該圖形輪廓之外的其他像素區(qū)域替換為黑色或白色背景并將輪廓的圖形進(jìn)行成像；若不是，則不顯示任何圖像；所述圖形為等腰直角三角形或等邊三角形或正方形或圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的瓷磚質(zhì)量在線檢測(cè)方法，其特征在于:還包括步驟S4:壓縮單元將經(jīng)過(guò)圖像處理模塊處理后的圖像進(jìn)行壓縮處理并將其存儲(chǔ)至存儲(chǔ)模塊，或通過(guò)傳輸模塊傳輸至服務(wù)器。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104394385SQ201410758612
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】李軍, 李紅冰, 楊蟬霞, 區(qū)國(guó)安, 藍(lán)建輝, 李榕 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)