[发明专利]一种基于计算机视觉的原木材积检测方法与装置

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的原木材积检测方法：利用图像处理技术和计算机视觉技术，实现了对原木堆进行拍照识别材积的功能，通过一系列的图像处理与检测操作，可快速有效的得出材积检测结果，为解决原木材积检测的低效、高成本问题提出了新的解决方案。本发明中材积检测方法划分为图像处理、圆检测以及材积计算三大模块，图像处理模块能够突出原始图片中的原木部分，去除噪声，圆检测模块能够提取原木边缘，材积计算模块能够匹配原木正反端，精确计算材积。检测所得检尺径数据与人工检尺所得检尺径数据的差异在最终的材积计算结果中体现并不明显，对于测试图像的材积检测精确度可以达到97％以上。本发明还公开了相应的检测装置。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，更具体地，涉及一种基于计算机视觉的原木材积检测方法与装置。

背景技术

木材材积的测量是通过测量其小头端面检尺径和木材的检尺长计算得来，目前我国的木材交易中所采取的测量方式仍为传统落后的人工检尺。人工测量主要是通过人工使用卡尺或者直尺对木材进行逐根测量并记录，该方式效率极低，受环境限制和人为因素较高，且该方式直接导致木材交易过程中的人工成本大大增加，拖慢木材市场的交易效率。人工检尺方法备受诟病，却一直没有好的解决方案，在木材市场交易火爆时，甚至出现直接人为估计材积的交易方式。

最近几年，也有一些新的检尺方式与设备应运而出，包括原木光电检尺设备和便携式木材自动检尺仪，两类设备虽然在一定程度上提高了原木材积检测的效率，但是依然存在很多难以接受的缺点，例如光电检尺设备的可移动性差、造价高、检测速度仍然很慢，便携式原木自动检尺仪虽然在便携性方面有了很大的进步，但依旧存在检测速度慢、造价高以及仍旧需要人工逐根检测等问题。以上新兴的两种原木材积检测设备很难解决原木交易中材积检测这个瓶颈问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明以基于原木端面图像的原木材积检测为研究背景，依托于计算机视觉技术和图像处理技术，设计并实现一个基于端面类圆形目标识别的原木材积检测算法。研究目的是为了追求一个高效的原木材积检测方案，致力于解决材积检测这个原木交易中的瓶颈问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于计算机视觉的原木材积检测方法，包括以下步骤：

S1、分别对正面和反面的原始原木端面图像进行预处理：对背景去除原木端面图像进行灰度变换得到灰度变换原木端面图像，对灰度变换原木端面图像进行图像二值化得到二值化原木端面图像，对二值化原木端面图像进行孔洞填充得到孔洞填充原木端面图像，对孔洞填充原木端面图像进行边缘检测得到原木端面图像边缘轮廓；

S2、分别对正面和反面的原木端面进行类圆形检测：对原木端面图像边缘轮廓进行基于优化霍夫变换的圆检测，得到识别所得的类圆形的圆心与半径数据；

S3、原木材积计算：利用所述类圆形的圆心与半径数据分别对正面和反面的原木端面的类圆形进行排序整合，得到正反面原木一一对应的原木正端面类圆半径数据和原木反端面类圆半径数据，基于选定原木实际检尺径对原木正端面类圆半径数据和原木反端面类圆半径数据进行换算得到原木正端面各原木的计算检尺径和原木反端面类圆半径数据各原木的计算检尺径，取各原木正端面和反端面的计算检尺径的较小值作为该原木的最终检尺径，根据原木检尺长以及各原木的最终检尺径计算原木材积。

本发明的一个实施例中，所述对背景去除原木端面图像进行灰度变换得到灰度变换原木端面图像，具体为：

首先将已经去除背景的彩色的原木端面图像以RGB三通道的模式读取，对于每一个像素点，按照公式转换为灰度值表示，得到原始灰度图像，其中R、G、B分别为每一个像素的R、G、B值，Y为计算得到的灰度值；

采用分段线性变换的方式对原始灰度图像进行灰度变换得到灰度变换原木端面图像。

本发明的一个实施例中，对灰度变换原木端面图像进行图像二值化得到二值化原木端面图像，具体为：