[发明专利]一种面向环锭纺细纱在线检测的视觉系统校准方法

说明书

本发明涉及一种面向环锭纺细纱在线检测的视觉系统校准方法，该方法利用大津法和清晰度评价函数对图像进行处理，获取每张图像的清晰度及对应的纱线位置；通过热力图对二者相关性进行分析，计算得到最佳焦平面位置参数并校准视觉系统。本发明提供的方法结合对纱线的运动学分析，针对纱线运动导致的离焦模糊问题，对视觉系统的参数进行优化校准，大大提高了采集图像的质量，为环锭纺细纱在线检测奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种面向环锭纺细纱在线检测的视觉系统校准方法，属于机器视觉系统校准领域，特别是涉及图形图像处理领域。

背景技术

环锭纺纱的质量检测及生产监控等问题对提高纺织品的质量有着重要的意义，机器视觉是常用的技术手段，而使用细纱图像采集系统实现稳定的在线观测则是其重要的应用基础。环锭纺细纱机运转时，纱线运动脱离焦平面使得图像出现离焦模糊，导致系统采集的图像质量较差。如何提高在线采集图像的质量亟待解决。

离焦模糊问题产生的根本原因是物距、像距、焦距三者间关系不再满足高斯成像公式。对于此类问题的解决有两个思路：一是研究去模糊算法，将离焦模糊图像恢复成清晰图像；二是采集时随动调节物距，从根源上消除离焦模糊。去模糊算法不可避免得存在图像失真，相比之下第二个思路更具优势。

随动拍摄的核心在于准确建立描述待拍摄物体的运动的模型，根据运动模型计算最佳焦平面位置并校准视觉系统。对于纺纱段纱线而言，其难点在于纱线为柔性体，受张力变化的影响自身存在振动。且环锭纺细纱机的锭速在12000r/min以上，无法快速精确地跟踪每一个位置进行校准拍摄。如何建立纱线运动模型，并据此建立视觉系统校准模型，快速、精确搜索最佳焦平面位置，是提高系统采集的图像质量的关键。

发明内容

本发明的目的是：针对纱线运动导致的离焦模糊问题，优化校准系统参数，提高系统采集图像的质量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种面向环锭纺细纱在线检测的视觉系统校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S000、在一个采样周期T内，利用正面摄像头及侧面摄像头同时采集同一根纱线的N组正面图像及侧面图像，共采集得到2N张图像；

S100、对N组正面图像及侧面图像进行处理获得N个纱线位置坐标，其中，对任意一组正面图像及侧面图像进行处理包括以下步骤：

S101、从正面图像及侧面图像中分割出纱线条干，获得正面纱线条干图像以及侧面纱线条干图像；

S102、去除正面纱线条干图像以及侧面纱线条干图像的噪点、平滑边界、填补区域空洞；

S103、获取纱线轮廓角点坐标：(x₁,y₁)、(x₂,y₂)、(x₃,y₃)、(x₄,y₄)，剪裁经过步骤S102处理的正面纱线条干图像以及侧面纱线条干图像获取正面ROI区域以及侧面ROI区域，选定公式为：

上式中，RangeH为正面ROI区域或侧面ROI区域的高度，RangeW为正面ROI区域或侧面ROI区域的宽度，H为正面纱线条干图像或侧面纱线条干图像的高度，X₁为正面ROI区域或侧面ROI区域的左边界坐标，X₂为正面ROI区域或侧面ROI区域的右边界坐标；以上变量的单位均为pixel；

S104、以正面ROI区域及侧面ROI区域的中心代表纱线在图像中的位置，则有：

纱线在正面图像的位置坐标为X_1z、X_2z为正面ROI区域的左边界坐标及右边界坐标；