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专利号: 202110467214X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 输送;包装;贮存;搬运薄的或细丝状材料
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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。

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(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。

3.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。

4.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,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:T

f(x)=p(x)α

T T

其中,p(x)=[p1(x),p2(x),...,pm(x)]是一个m阶的基函数,α=[α1,α2,...,αm]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;

(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。

5.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,步骤(6)的具体过程如下:

(6‑1)中心线线条L2上坐标为[x0,y0,1]的点通过线结构光采集系统标定的变换矩阵H得到世界坐标系下的坐标[xw,yw,1];

(6‑2)利用[xw,yw,1]通过标定的光平面方程zw=Axw+Byw+C得到zw,其中A、B、C为光平面方程的参数;

(6‑3)根据坐标连接各中心点,从而得到世界坐标系下中心线线条的L3图像I6。

6.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(7)中,使用灰度阈值K进行阈值分割处理,分割出中心线线条作为前景保留,再使用8邻域连接规则做连通域分割处理,将中心线线条各间断部分分割为不同的连通域,得到分割后的连通域集合图像I7。

7.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(8)中,基于线性长度阈值和线性矩形度阈值,对图像I7做线性特征阈值筛选,去除干扰性的连通域,得到保留后的连通域及连通域数目N。

8.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(9)中,若N≥2,则认为输送带发生纵向撕裂;若N<2,则认为输送带没有发生纵向撕裂。