一种基于机器视觉对任意形状的片状物进行全自动等面积分块的方法及装置

摘要

一种基于机器视觉的不规则片状物全自动等面积分块方法及装置，涉及基于机器视觉的不规则片状物等面积分块切割领域，本方法首先根据需求定义单位块的面积计算单位块的数量，然后对不规则片状物竖直分块计算竖直分块后每块像素数，通过遍历图像计算得到所有竖直分割线的起始点坐标，再一次遍历图像，得到每一个竖直块区域内所有水平分割线的起始点坐标最后通过刀具系统完成分块切割。传统的分块方法切割路径固定，这种固定切割路径的方法无法满足对不规则片状物的等面积分块切割要求，例如牛排加工厂需要对形状不规则的牛排进行等面积分块切割，本方法及装置可以对任意不规则片状物体完成全自动等面积分块切割，具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉对任意形状的片状物进行全自动等面积分块的方法及装置，特别涉及对形状不规则的片状物进行全自动等面积分块的方法及装置。

背景技术

对片状物进行分块切割的工序广泛存在于不同行业，分块面积是否均匀往往可以影响到片状物的质量性能，例如玻璃生产行业、硅片生产行业等。相当一部分需要分块切割工序的片状物都具有规则的形状，这时可以通过传统的方法计算出等面积分块后的切割路径，然后将计算好的路径传输到数控系统中，从而控制刀具完成对规则片状物的等面积分块切割。与此同时，也有一部分行业具有对形状不规则的片状物进行等面积分块切割的需求，例如在牛排加工行业中牛排等面积分块工序是一道必不可少的工序，但是待分块切割的牛排形状一般不规则，因此牛排切割工序需要工人辅助无法实现完全的自动化切割，这种分块切割的方式与全自动切割方式相比不仅效率较低而且切割成本较高。对于形状不规则的片状物，由于每件片状物的形状、面积等各不相同，这就导致了对不同的片状物进行等面积分块切割时切割路径各不相同，因此无法通过传统方法提前计算出固定的切割路径。而通过机器视觉可以对采集到的片状物图像进行分析，通过对图像的处理，得到形状不规则的不同片状物等面积分块后的切割路径，然后通过刀具系统中的控制模块根据计算出的分块切割路径控制刀具完成对形状不规则的片状物的等面积分块切割。

发明内容

为了克服传统的等面积分块方法只适用于对形状规则的片状物进行分块切割而不适用于对形状变化较大的片状物进行分块这一缺陷，本发明提供了一种基于机器视觉的不规则片状物全自动等面积分块方法及装置，该方法具有能自适应任意复杂形状、分块精度高、实时性好等优点，该装置可以成为实现该方法的载体，该装置各组成部分示意图如图1所示；

一种基于机器视觉的不规则片状物全自动等面积分块装置，包括以下3个子装置组成：

子装置1.光源：用于增加待分割不规则片状物与背景在图像中的灰度值差异；

子装置2.工业相机：用于采集不规则片状物的原始图像；

子装置3.计算机：用于安装根据不规则片状物全自动等面积分块方法编写的分块软件；

子装置4.刀具系统：控制模块用于控制刀具按照分好的切割路径运动，刀具模块用于完成不规则片状物的切割。

为了实现不规则片状物全自动等面积分块，本发明基于机器视觉对任意形状的片状物进行全自动等面积分块的方法的步骤为：

步骤(1)采集不规则片状物的原始图像；

步骤(2)图像预处理：首先对图像RGB通道的颜色分量进行分离，根据待处理的不同类型的图像生成合适的单通道颜色分量图像，然后通过小波去噪滤除图像中存在的噪声，最后通过全局自适应二值化将灰度图像转换为二值图像，在图像中完成不规则片状物与背景的分割；

步骤(3)完成图像分块，得到不规则片状物的分块路径；

步骤(4)将不规则片状物的分块路径输出到刀具系统，完成对不规则片状物的全自动等面积分块。

1.进一步的，所述步骤(3)包括以下步骤：

步骤(3.1)通过遍历图像得到图像中需要分割的目标物包含的像素总数N

步骤(3.2)利用相机标定得到像素分别在图像坐标系U方向上的尺寸d

步骤(3.3)利用式(2)计算出单个像素表示的世界坐标系中的面积值A

A

步骤(3.4)先对不规则目标物在图像坐标系U方向上分成l

步骤(3.5)再对不规则目标物在图像坐标系V方向上分块，利用式(6)计算出单位块包含的像素数，利用式(7)，(8)得到n

步骤(3.6)根据得到的水平竖直分块线的起始坐标值完成对不规则片状物的分块。

1.进一步的，所述步骤(4)包括以下步骤：

步骤(4.1)将不规则片状物竖直分割线起始点坐标按照分割线位置从左到右的顺序存储到矩阵M中；

步骤(4.2)首先根据竖直分割线划分的区间在区间之间排序按照从左到右的顺序先存储左边区间的水平分割线后存储右边区间的水平分割线，然后在竖直分割线构成的区间之内采取从上到下的存储顺序，先存储位于区间靠上位置的水平分割线，再存储区间靠下位置的水平分割线，按照此顺序将水平分割线的起始点坐标存储到矩阵M中；

步骤(4.1)将矩阵M传输到刀具系统，进而刀具系统中的控制模块控制刀具先按照竖直分割线完成竖直分块，再按照水平分割线完成水平分块。

与传统的片状物分块切割方法相比，本方法及装置的优势体现在自适应能力强，可以对任意不规则形状的片状物完成全自动等面积分块切割，在需要对片状物等面积分块切割的行业具有广泛的应用前景，尤其是在等面积分块切割形状不规则的片状物时优势更加明显。

附图说明

图1为本发明中分块装置各组成部分示意图；

图2为本发明基于机器视觉的不规则片状物全自动等面积分块方法的基本流程图；

图3为以牛排图像为例单位块像素数为1500时的图像分块结果；

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。，

实施例1一种基于机器视觉的不规则片状物全自动等面积分块装置

如图1所示，不规则片状物全自动等面积分块装置包括以下3个子装置组成：

子装置1.光源：用于增加待分割不规则片状物与背景在图像中的灰度值差异；

子装置2.工业相机：用于采集不规则片状物的原始图像；

子装置3.计算机：用于安装根据不规则片状物全自动等面积分块方法编写的分块软件；

子装置4.刀具系统：控制模块用于控制刀具按照分好的切割路径运动，刀具模块用于完成不规则片状物的切割。

实施例2基于机器视觉对任意形状的片状物进行全自动等面积分块的方法

如图2所示，具体步骤如下：

步骤(1)根据实际情况设置好光源，通过工业CCD或CMOS相机采集片状产品的原始图像；

步骤(2)图像预处理：首先对图像RGB通道的颜色分量进行分离，根据处理对象的不同生成合适的单通道颜色分量图像，然后通过小波去噪滤除图像中存在的噪声，最后通过全局自适应二值化将灰度图像转换为二值图像，在图像中完成不规则片状物与背景的分割；

步骤(3)完成图像分块，得到不规则片状物体的分块路径，具体如下：

步骤(3.1)通过遍历图像得到图像中需要分割的目标物包含的像素总数 N

步骤(3.2)利用相机标定得到像素分别在图像坐标系U方向上的尺寸d

步骤(3.3)利用式(2)计算出单个像素表示的世界坐标系中的面积值A

A

步骤(3.4)先对不规则目标物在图像坐标系U方向上分成l

步骤(3.5)再对不规则目标物在图像坐标系V方向上分块，利用式(6)计算出单位块包含的像素数，利用式(7)，(8)得到n

步骤(3.6)根据得到的水平竖直分块线的起始坐标值完成对不规则片状目标物的分块。

步骤(4)将不规则片状物的分块路径输出到刀具系统，完成对不规则片状

物体的全自动等面积分块，具体步骤如下：

步骤(4.1)将不规则片状物竖直分割线起始点坐标按照分割线位置从左到右的顺序存储到矩阵M中；

步骤(4.2)首先根据竖直分割线划分的区间在区间之间排序按照从左到右的顺序先存储左边区间的水平分割线后存储右边区间的水平分割线，然后在竖直分割线构成的区间之内采取从上到下的存储顺序，先存储位于区间靠上位置的水平分割线，再存储区间靠下位置的水平分割线，按照此顺序将水平分割线的起始点坐标存储到矩阵M中；

步骤(4.3)将矩阵M传输到刀具系统，进而刀具系统中的控制模块控制刀具先按照竖直分割线完成竖直分块，再按照水平分割线完成水平分块。

试验例；以牛排图像为例单位块像素数为1500时的图像分块结果，结果如图3所示。