基于图像识别的纸张计数系统研究

摘要

目前国内造纸行业或者印刷行业生产中，有大量的纸张需要清点，纸张计数对造纸或印刷业都有重要的意义。传统的机械式纸张计数器存在难以改善的固有缺点，如:对纸张的尺寸材质有要求，计数过程有噪声，速度有限，容易造成纸面磨损，计数精度不高，这些给管理生产带来了诸多不便。因此，研制出一种高效的非接触纸张计数设备有重大意义。由于国内外市场上尚无相关成熟的纸张非接触式自动计数产品，基于上述情况，通过对比和分析现有的纸张计数技术及算法。论文开展了针对纸张计数系统的图像采集与纸张计数算法的研究。
　　本研究通过对现阶段纸张计数方法进行比较分析，确定出以视觉作为此系统的技术基础。提出系统的整体方案，构建基于视觉计数的软硬件平台。根据所提出的整体系统方案，构建视觉检测的软硬件平台，通过实验，对比各种平台的优缺点，确定非接触式计数系统原型的设计方案。根据Twain标准协议的内容，实现上位机与图像采集设备间的通讯。通过界面控件实现线性CCD设备运动控制及采集参数的设定。将纸张纹理检测计数细化为预处理、纹理检测等步骤，针对其中重要步骤，采用不同算法验证处理效果，搭建出软硬件实验平台测试针对普通印刷纸的计数。在该实验验证了纸张计数系统的方法的可靠、有效性的基础之上，针对多种叠层纹理的计数算法进行尝试性研究。提出了基于FCM与SVM的纹理分割算法。该算法避免了传统的SVM人工选择样本的繁琐，能自主选择样本、完成训练，实现叠层纹理图像分割。本文设计与开发的纸张计数系统，实现了纸张非接触式计数的功能，对普通印刷纸的计数具有高效、稳定等特点。该系统的软、硬件方案设计均考虑了实际工程应用的推广。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 纸质产品计数技术研究现状

1．2．1 接触式叠层纸张计数技术现状

1．2．2 非触式叠层纸张计数技术现状

1．2．3 视觉纸张计数技术

1．3 图像纹理算法

1．4 论文主要研究内容及结构安排

第二章 系统设计与方案选择

2．1 嵌入式纸张计数方案

2．1．1 系统结构与软件流程

2．1．2 峰谷极值计数法

2．1．3 实验计数流程及装置

2．2 基于AVT相机采集图像的方案

2．2．1 AVT图像采集系统

2．2．2 AVT图像去噪

2．2．3 AVT实验计数及装置

2．3 基于线阵采集图像的方案

2．4 小结

第三章 系统框架与图像采集

3．1 纸张计数硬件组成

3．2 纸张计数软件设计

3．1．1 系统软件框架

3．1．2 计算机视觉函数库

3．1．3 软件界面设计

3．3 基于TWAIN协议软件通信

3．3．1 Twain简介

3．3．2 Twain组成与作用

3．3．3 Twain协议的软件体系

3．4 小结

第四章 纸张纹理图像检测计数

4．1 纸张图像预处理

4．1．1 纸张区域定位

4．1．2 纸张纹理增强

4．1．3 纹理方向检测

4．2 纸张纹理检测与修复

4．2．1 空间边缘滤波

4．2．2 Gabor边缘提取

4．2．3 形态学弱点强化

4．3 纸张纹理分割与细化

4．3．1 最优迭代分割

4．3．2 Meanshift聚类分割

4．3．3 连通域分析

4．3．4 纹理骨架提取

4．4 纸张纹理计数

4．4．1 补偿修正计数法

4．4．2 纹理统计计数法

4．5 实验结果

第五章 基于FCM与SVM的通用纹理分割

5．1 支持向量机基本理论

5．1．1 统计学习理论

5．1．2 线性可分支持向量机

5．1．3 非线性支持向量机

5．2 基于FCM训练样本选取

5．2．1 模糊C均值概述

5．2．2 模糊均值聚类选择样本

5．3 SVM图像分割模型的建立

5．3．1 特征向量提取

5．3．2 SVM分类识别

5．4 小结

总结与展望

1、总结

2、展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢

附录