[发明专利]基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统及方法

权利要求书

1.一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏系统，其特征在于，包括：材料状态采集模块、材料状态数据预处理模块、材料状态信息计算模块、多级负反馈控制模块和中心服务模块；

材料状态采集模块，用于采集材料的生产状态数据；

材料状态数据预处理模块，用于对采集到的材料的生产状态数据进行预处理，过滤掉不必要的信息以减小计算量；

材料状态信息计算模块，用于计算材料的边缘位置信息，及计算材料的宽度信息；

多级负反馈控制模块，用于计算得到当前时刻材料生产的纠偏指令；

中心服务模块，用于接收、存储以及管理材料的生产状态数据以及相应的控制命令，当检测到材料生产状态偏离正常阈值后发出告警通知。

2.一种基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，基于权利要求1所述的系统，其特征在于，包括步骤如下：

1)实时采集材料生产过程中材料的生产状态数据；

2)对材料的生产状态数据进行预处理，并利用最小化识别区提取算法提取出材料与背景对比度最强的最小化识别区mROI；

3)采用双向边缘检测算法对所述最小化识别区mROI进行识别，得到当前时刻材料的左侧边缘位置和右侧边缘位置，并计算出材料当前时刻宽度；

4)根据多级负反馈控制算法，计算出当前时刻材料生产的纠偏指令。

3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：通过布置在材料生产场所的摄像头实时拍摄材料生产过程中生产状态的视频数据；摄像头采集到的初始视频帧为F_s；对于摄像头采集到的每一个视频帧，通过材料存在性检测方法来检测材料是否存在。

4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，其特征在于，所述材料存在性检测方法具体为：

11)对于当前拍摄到的每一视频帧F_i，计算差分帧F_d＝|F_i-F_s|；

12)对于每一差分帧F_d，利用统计学公式计算其信息熵H(F_d)；

13)当信息熵H(F_d)数值大于设定的阈值T_F时，则认为视频帧中存在材料。

5.根据权利要求4所述的基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，其特征在于，所述步骤12)中的信息熵的函数表达式为：

其中，F_d为差分帧，h_i为差分帧灰度化后的数值为i的像素点的总数，p_i为数值为i的像素点在所有像素点中出现的频率。

6.根据权利要求2所述的基于计算机视觉与反馈控制的材料自动化纠偏方法，其特征在于，所述步骤2)中对材料的生产状态数据进行预处理具体包括：

21)使用固定大小的窗口从上到下扫描视频帧，所述窗口高度为50像素，宽度与视频帧宽度一致；

22)对每次扫描得到的视频帧窗口，计算其水平方向梯度数值；

23)选择所有窗口中水平方向梯度数值最大的窗口，当作识别窗口。