[发明专利]一种基于线扫描相机的装箱香烟滤棒计数系统

摘要

本发明公开了一种基于线扫描相机的香烟滤棒计数系统，包括图像采集控制模块1、成像装置2、通信接口3、图像采集卡4及图像处理模块5；所述图像采集控制模块1驱动成像装置2拍摄香烟滤棒图像，所述成像装置2通过通信接口3将香烟滤棒图像传输至图像采集卡4，图像处理模块5对图像采集卡采集的图像进行处理，得到当前图像中香烟滤棒的数量；通过成像装置采集滤棒生产线装箱后的香烟滤棒图像，并采用图像处理模块对香烟滤棒的图像处理，自动计数香烟滤棒的个数。整个系统结构简单，处理速度快，解决了香烟滤棒的在线计数问题，能够应用在香烟滤棒生产环节，实现香烟滤棒的在线自动计数，大大降低工人的劳动强度。

主权项

1.一种基于线扫描相机的装箱香烟滤棒计数系统，其特征在于，包括图像采集控制模块(1)、成像装置(2)、通信接口(3)、图像采集卡(4)及图像处理模块(5)；所述图像采集控制模块(1)驱动成像装置(2)拍摄香烟滤棒图像，所述成像装置(2)通过通信接口(3)将香烟滤棒图像传输至图像采集卡(4)，图像处理模块(5)对图像采集卡采集的图像进行处理，得到当前图像中香烟滤棒的数量，即获得香烟数量；所述图像处理模块的具体处理过程如下：步骤1：图像处理模块从图像采集卡获取香烟滤棒的装箱图像；步骤2：从装箱图像中提取香烟滤棒成像区域，去除包装箱成像区域；步骤3：对香烟滤棒成像区域进行形态学开操作，获得多个滤棒连通域；步骤4：采用标准滤棒模板依次对步骤3获得的多个滤棒连通域进行模板匹配，统计匹配度大于设定匹配值S1的连通域个数N1，并将N1作为香烟滤棒第一次匹配成功的数量，记录匹配度数组S[N1]；其中，匹配度大于设定匹配值S1的连通域为成功匹配的滤棒连通域；步骤5：将步骤4中已经成功匹配的滤棒连通域从步骤3获得的多个滤棒连通域中去除，获得未成功匹配的滤棒连通域，对所有未成功匹配的滤棒连通域进行形态学开操作后，搜索连通域，获得N_blobs个剩余连通域；步骤6：计算出每个剩余连通域的面积其中，为搜寻到的第i个剩余连通域的面积；步骤7：根据步骤6搜寻到的每个剩余连通域的面积大小，按照下面公式计算未成功匹配的滤棒连通域中包含滤棒的数目N2，其中，S_one为单个非标准香烟滤棒成像面积设定值，δ_i为第i个剩余连通域包含滤棒的个数；步骤8：计算当前装箱图像中包含所有滤棒的总数N＝N1+N2；模板匹配过程如下：①令过滤嘴模板圆形模板Model(x₀,y₀)的圆心为O(x₀,y₀)，过滤嘴模板圆形模板的边缘半径为r，将过滤嘴模板依次扫描步骤3获得的多个滤棒连通域，P(x_α,y_α)为多个滤棒连通域上经过模板圆心的直线L(α)与模板边缘的交点，其中，α＝10°·Nl，Nl表示第Nl根直线，取值为整数，Nl＝{1,2,3...36}，模板所在区域与三十六根直线得到交点的集合为{M(x_α,y_α,α)}；②分别以圆心为O(x₀,y₀)，r‑d和r+d为半径绘制阈值圆C₁、C₂，则两阈值圆C₁、C₂与直线L(α)相交，记阈值圆C₁与L(α)相交处像素的灰度值为C₁(x_α,y_α,α)，记阈值圆C₂与L(α)相交处像素的灰度值为C₂(x_α,y_α,α)，d为设定距离；③计算直线L(α)上的三点的归一化亮度梯度值D_α；④按以下公式进行匹配度计算，按照逐行逐列对待匹配的多个滤棒连通域进行轮循，匹配中心为当前像素点，计算出该匹配中心处的模板匹配度γ，其中n为直线L(α)上的三点的归一化亮度梯度值D_α＞D_T的直线数量，D_T为亮度梯度设定阈值，N_all表示所有归一化亮度梯度值D_α的数量，S表示相邻滤棒之间的相交像素点数量；⑤据匹配度γ的大小，判断匹配中心处的模板匹配是否成功，若γ≥γ_T，则匹配成功，否则，匹配失败，γ_T为匹配成功设定阈值；⑥将每个像素点的模板匹配度作为匹配矩阵中的元素按照像素点所在的行和列的顺序对应存储于匹配矩阵S[W,H]中，W和H均为整数，分别表示多个滤棒连通域形成的区域图像的宽和高。