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基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，其特征是：利用結(jié)構(gòu)光發(fā)生器將結(jié)構(gòu)光投射在被測物的表面，結(jié)構(gòu)光因受到待測樣品表面形貌調(diào)制形成為受調(diào)制結(jié)構(gòu)光，對于受調(diào)制結(jié)構(gòu)光利用相機(jī)成像獲得被測物數(shù)字圖像，根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法從被測物數(shù)字圖像中提取被測物的三維形貌和待測信息，實(shí)現(xiàn)被測物的尺寸測量，被測物為卷煙條或卷煙盒包裝紙。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了卷煙條與盒包裝紙尺寸的非接觸式自動測量，有效減少人為誤差，提高檢測精度及效率。
【專利說明】基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]卷煙條與盒包裝紙尺寸的測量包括長度、寬度、平整度、模切尺寸、壓痕深度、壓痕寬度等尺寸。YC/T 330-2009《卷煙條與盒包裝紙印刷品》定義“條包裝紙印刷品”為“印有圖案、文字的卷煙條包裝紙”；“盒包裝紙印刷品”為“印有圖案、文字的卷煙盒包裝紙”；“模切”為“用模具將印刷品切成所需形狀的工藝”；“裁切”為“將印刷品按所需尺寸切開的工藝”;“壓痕”為“用模具在印刷品上壓出線痕的工藝”。因此，卷煙條盒包裝紙基本上為不規(guī)則的形狀，對于該類包裝紙外形尺寸的測量難度較大，特別對于不規(guī)則邊緣的角度及圓弧弧度、壓痕深度等尺寸，使用常用的測量工具很難準(zhǔn)確測量。
[0003]目前對卷煙條與盒包裝紙尺寸的測量基本上采用人工測量的方式，使用直尺測量卷煙條與盒包裝紙的長度、寬度及圓弧半徑，使用量角器測量不規(guī)則邊緣的角度，但這樣的人工方法精度低，受人為因素影響大；同時(shí)，由于測量過程中操作人員必須接觸待測樣品，易使樣品產(chǎn)生一定的變形，并因此影響測量準(zhǔn)確性。另外，對于外形較為復(fù)雜的條與盒包裝紙，人工測量非常繁瑣，測試效率低，并且無法準(zhǔn)確測得出紙張的壓痕深度、平整度等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，以實(shí)現(xiàn)卷煙條與盒包裝紙尺寸的非接觸式的自動測量，減少人工檢測的工作量及引入的人為誤差，提高檢測精度及檢測效率。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法的特點(diǎn)是:利用結(jié)構(gòu)光發(fā)生器將結(jié)構(gòu)光投射在被測物的表面，所述結(jié)構(gòu)光因受到待測樣品表面形貌調(diào)制形成為受調(diào)制結(jié)構(gòu)光，對于所述受調(diào)制結(jié)構(gòu)光利用相機(jī)成像獲得被測物數(shù)字圖像，根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法從所述被測物數(shù)字圖像中提取被測物的三維形貌和待測信息，實(shí)現(xiàn)被測物的尺寸測量，所述被測物為卷煙條或卷煙盒包裝紙。
[0007]本發(fā)明基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法的特點(diǎn)也在于按如下步驟進(jìn)行:
[0008]所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器指投射出具有固定形狀特征、并且圖案規(guī)則的激光發(fā)射器或投影儀，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射的結(jié)構(gòu)光圖案是點(diǎn)、線、網(wǎng)格或面；所述機(jī)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光覆蓋完整的被測物，或者結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光僅覆蓋部分被測物，并通過掃描的方式，覆蓋完整的樣品；
[0009]所述受調(diào)制結(jié)構(gòu)光是指圖案規(guī)則的結(jié)構(gòu)光投射到被測物表面時(shí)，結(jié)構(gòu)光受到被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的調(diào)制，使得結(jié)構(gòu)光的規(guī)則的圖案變換成含有被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的不規(guī)則圖案；
[0010]所述計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法是指在獲取被測物數(shù)字圖像后，使用圖像處理算法對被測物數(shù)字圖像進(jìn)行去噪、濾波、畸變矯正、裁剪、旋轉(zhuǎn)、圖像分割以及輪廓提取的圖像處理方法，結(jié)合相機(jī)坐標(biāo)系、結(jié)構(gòu)光坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系的空間關(guān)系獲得經(jīng)處理的圖像，由所述經(jīng)處理的圖像中提取被測物的三維形貌被測信息；
[0011]所被測物的三維形貌被測信息是指包括有被測物的三維點(diǎn)云、三維空間模型、三維輪廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、壓痕深度、壓痕寬度、壓痕長度、平整度和厚度的被測物的三維形貌被測信息。
[0012]本發(fā)明基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法的特點(diǎn)是所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器包括產(chǎn)生線陣結(jié)構(gòu)光，或產(chǎn)生面陣結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，相機(jī)用于圖像采集，被測物放置在測試平臺上；所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器位于測試平臺的上方，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器將結(jié)構(gòu)光投射于測試平臺上，使用電機(jī)配合絲杠或其它一維傳動設(shè)備使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器與測試平臺之間可以形成直線方向上的相對運(yùn)動，使結(jié)構(gòu)光完全掃描被測物；相機(jī)上的鏡頭的中軸線與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器的中軸線呈一固定角度，兩者間通過機(jī)械構(gòu)件固定連接，并保證在測量過程中，兩者間的相對位置和角度不發(fā)生變化。
[0013]本發(fā)明基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法的特點(diǎn)也在:將被測物放置于測試平臺上，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器和相機(jī)固定連接，沿一呈水平的直線移動測試平臺，使結(jié)構(gòu)光對被測物進(jìn)行全掃描；通過相機(jī)采集掃描圖像并傳輸給計(jì)算機(jī)；對掃描的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行處理，重建被測物的三維圖像，提取重建圖像中的特征信息，分析得出被測物各類尺寸。
[0014]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0015]本發(fā)明是一種基于計(jì)算機(jī)視覺的三維測量方法，采用基于三角測量法的卷煙條與盒包裝紙尺寸的測量方法，使用結(jié)構(gòu)光投射到卷煙條、盒包裝紙樣品上，通過相機(jī)采集結(jié)構(gòu)光圖像，經(jīng)過圖像處理重建條、盒包裝紙樣品的三維形貌，提取三維形貌的特性信息，并由此分析得出條、盒包裝紙樣品的各類尺寸，實(shí)現(xiàn)了卷煙條與盒包裝紙尺寸的非接觸式的自動測量，大大降低了人工檢測的工作量及引入的人為誤差，顯著提高檢測精度及檢測效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法原理圖。
[0017]圖2為卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)施例中基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法的特點(diǎn)是:利用結(jié)構(gòu)光發(fā)生器將結(jié)構(gòu)光投射在被測物的表面，結(jié)構(gòu)光因受到待測樣品表面形貌調(diào)制形成為受調(diào)制結(jié)構(gòu)光，對于受調(diào)制結(jié)構(gòu)光利用相機(jī)成像獲得被測物數(shù)字圖像，根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法從被測物數(shù)字圖像中提取被測物的三維形貌和待測信息，實(shí)現(xiàn)被測物的尺寸測量，被測物為卷煙條或卷煙盒包裝紙。
[0019]結(jié)構(gòu)光發(fā)生器指投射出具有固定形狀特征、并且圖案規(guī)則的激光發(fā)射器或投影儀，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射的結(jié)構(gòu)光圖案是點(diǎn)、線、網(wǎng)格或面；機(jī)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光覆蓋完整的被測物，或者結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光僅覆蓋部分被測物，并通過掃描的方式，覆蓋完整的樣品。
[0020]受調(diào)制結(jié)構(gòu)光是指圖案規(guī)則的結(jié)構(gòu)光投射到被測物表面時(shí)，結(jié)構(gòu)光受到被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的調(diào)制，使得結(jié)構(gòu)光的規(guī)則的圖案變換成含有被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的不規(guī)則圖案。
[0021]計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法是指在獲取被測物數(shù)字圖像后，使用圖像處理算法對被測物數(shù)字圖像進(jìn)行去噪、濾波、畸變矯正、裁剪、旋轉(zhuǎn)、圖像分割以及輪廓提取的圖像處理方法，結(jié)合相機(jī)坐標(biāo)系、結(jié)構(gòu)光坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系的空間關(guān)系獲得經(jīng)處理的圖像，由經(jīng)處理的圖像中提取被測物的三維形貌被測信息。
[0022]所被測物的三維形貌被測信息是指包括有被測物的三維點(diǎn)云、三維空間模型、三維輪廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、壓痕深度、壓痕寬度、壓痕長度、平整度和厚度的被測物的三維形貌被測信息。
[0023]具體實(shí)施中，如圖1所示，應(yīng)用于本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器包括產(chǎn)生線陣結(jié)構(gòu)光，或產(chǎn)生面陣結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器1，相機(jī)2用于圖像采集，被測物放置在測試平臺3上；圖1中所示，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器I位于測試平臺3的上方，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器I將結(jié)構(gòu)光投射于測試平臺3上，在測試平臺3上放置被測物；使用電機(jī)配合絲杠或其它一維傳動設(shè)備使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器I與測試平臺3之間可以形成直線方向上的相對運(yùn)動,使結(jié)構(gòu)光完全掃描被測樣品；相機(jī)2上的鏡頭的中軸線與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器I的中軸線呈一固定角度，兩者間通過機(jī)械構(gòu)件固定連接，并保證在測量過程中，兩者間的相對位置和角度不發(fā)生變化。
[0024]測量過程:如圖2所示，將被測物作為待測樣品放置于測試平臺3上，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器I和相機(jī)2固定連接，沿一呈水平的直線移動測試平臺3，使結(jié)構(gòu)光對被測物進(jìn)行全掃描；通過相機(jī)2采集掃描圖像并傳輸給計(jì)算機(jī)；對掃描的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行處理，重建被測物的三維圖像，提取重建圖像中的特征信息，分析得出被測物各類尺寸。
【權(quán)利要求】
1.基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，其特征是:利用結(jié)構(gòu)光發(fā)生器將結(jié)構(gòu)光投射在被測物的表面，所述結(jié)構(gòu)光因受到待測樣品表面形貌調(diào)制形成為受調(diào)制結(jié)構(gòu)光，對于所述受調(diào)制結(jié)構(gòu)光利用相機(jī)成像獲得被測物數(shù)字圖像，根據(jù)計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法從所述被測物數(shù)字圖像中提取被測物的三維形貌和待測信息，實(shí)現(xiàn)被測物的尺寸測量，所述被測物為卷煙條或卷煙盒包裝紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行: 所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器指投射出具有固定形狀特征、并且圖案規(guī)則的激光發(fā)射器或投影儀，所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射的結(jié)構(gòu)光圖案是點(diǎn)、線、網(wǎng)格或面；所述機(jī)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光覆蓋完整的被測物，或者結(jié)構(gòu)光發(fā)生器投射出的結(jié)構(gòu)光僅覆蓋部分被測物，并通過掃描的方式，覆蓋完整的樣品； 所述受調(diào)制結(jié)構(gòu)光是指圖案規(guī)則的結(jié)構(gòu)光投射到被測物表面時(shí)，結(jié)構(gòu)光受到被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的調(diào)制，使得結(jié)構(gòu)光的規(guī)則的圖案變換成含有被測物的模切形貌特征、壓痕特征以及不平整特征的不規(guī)則圖案； 所述計(jì)算機(jī)視覺算法和圖像處理方法是指在獲取被測物數(shù)字圖像后，使用圖像處理算法對被測物數(shù)字圖像進(jìn)行去噪、濾波、畸變矯正、裁剪、旋轉(zhuǎn)、圖像分割以及輪廓提取的圖像處理方法，結(jié)合相機(jī)坐標(biāo)系、結(jié)構(gòu)光坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系的空間關(guān)系獲得經(jīng)處理的圖像，由所述經(jīng)處理的圖像中提取被測物的三維形貌被測信息； 所被測物的三維形貌被測信息是指包括有被測物的三維點(diǎn)云、三維空間模型、三維輪廓信息、模切尺寸、模切角度、模切弧度、裁切尺寸、壓痕深度、壓痕寬度、壓痕長度、平整度和厚度的被測物的三維形貌被測信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，其特征是所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器包括產(chǎn)生線陣結(jié)構(gòu)光，或產(chǎn)生面陣結(jié)構(gòu)光的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)，相機(jī)(2)用于圖像采集，被測物放置在測試平臺(3)上；所述結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)位于測試平臺(3)的上方，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)將結(jié)構(gòu)光投射于測試平臺(3)上，使用電機(jī)配合絲杠或其它一維傳動設(shè)備使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)與測試平臺(3)之間可以形成直線方向上的相對運(yùn)動，使結(jié)構(gòu)光完全掃描被測物；相機(jī)(2)上的鏡頭的中軸線與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)的中軸線呈一固定角度，兩者間通過機(jī)械構(gòu)件固定連接，并保證在測量過程中，兩者間的相對位置和角度不發(fā)生變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算機(jī)視覺的卷煙條與盒包裝紙尺寸測量方法，其特征是將被測物放置于測試平臺(3)上，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器(I)和相機(jī)(2)固定連接，沿一呈水平的直線移動測試平臺(3)，使結(jié)構(gòu)光對被測物進(jìn)行全掃描；通過相機(jī)(2)采集掃描圖像并傳輸給計(jì)算機(jī)；對掃描的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行處理，重建被測物的三維圖像，提取重建圖像中的特征信息，分析得出被測物各類尺寸。
【文檔編號】G01B11/25GK104197838SQ201410484231
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】汪然, 夏營威, 朱棟梁, 李魯, 朱青林, 唐忠, 陳剛, 高震宇, 王澍, 李衛(wèi)朋, 李志剛, 張龍, 劉勇 申請人:安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院