卷状物平整检测方法、装置、系统、电子设备和存储介质

1.本技术涉及智能检测领域，具体涉及一种卷状物平整检测系统、方法、电子设备和存储介质。

背景技术：

2.金属线材、纺织品等通常缠绕成卷状进行运输，如果缠绕过程存在异常，卷状物会形成塔状凸起。如果未能及时检测并处理这些缺陷，在吊装等运输过程中会出现失衡状况，甚至造成安全事故。部分缺陷区域受力不均匀，易引发不可逆的产品形变，进而影响整个卷状物的产品质量。
3.目前大多数企业依赖现场人员肉眼观察卷状物平整，对于卷状物平整以平整度进行判定，但肉眼精力有限，无法全天候高效作业，容易出现漏检和误检。现场起重设备较多、工况复杂，人员长时间滞留现场会大幅增加安全事故发生的概率。此外，若通过增加现场人员数量提升检测效率，则会大幅增加企业运维成本，因此迫切需要设计一种智能平整度检测系统与方法。
4.利用摄像头采集工业产品图像，设计机器视觉算法检测产品缺陷已成为一种趋势。卷状物塔状凸起的视觉特征较为明显，但由于现场工况复杂，图像通常包含大量类似塔状凸起的干扰物体；此外，卷状物表面呈线状堆叠，表面均匀性差、轮廓断层较多，单纯依赖视觉算法检测凸起难度较大。

技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种卷状物平整检测方法、装置、系统、电子设备和存储介质，通过计算机程序与装置的结合，利用机器视觉检测算法，对于卷状物平整以平整度进行判定，用于解决平整度检测智能化程度低、真实结果存在偏差的技术问题。
6.为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
7.本技术的第一方面，提出一种卷状物平整检测方法，包括：
8.获得待测卷状物的投影轮廓图像；
9.处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；
10.根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)；
11.根据预设的平整度警戒阈值τ，判断所述平整度d(ρ)与所述平整度警戒阈值τ的大小关系，若d(ρ)＞τ，进行报警。
12.进一步的，所述获得待测卷状物的投影轮廓图像包括：
13.获得待测卷状物的水平投影轮廓图像和垂直投影轮廓图像。
14.进一步的，所述处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线方法包括：
15.检测所述投影轮廓图像的最外界轮廓，获得所述轮廓像素链；
16.根据所述轮廓像素链，标记所述投影轮廓图像坐标位于左上角(x
lu
，y
lu
)、左下角
(x
ld
，y
ld
)、右上角(x
ru
，y
ru
)以及右下角(x
rd
，y
rd
)的四个像素点；
17.根据所述轮廓像素链，搜索构成投影轮廓两条长边的关键轮廓线l1与关键轮廓线l2；
18.其中，判定满足下列条件的像素点构成l1：
[0019][0020]
判定满足下列条件的像素点构成l2：
[0021][0022]
进一步的，所述根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)方法包括：
[0023]
沿所述投影轮廓图像x轴方向等间距切分所述关键轮廓线，获得n个关键子轮廓线；
[0024]
利用直线拟合每个所述关键子轮廓线，获得包含n个直线的直线集合：s＝{s1，s2，...，sn}；
[0025]
根据所述直线集合，计算n个直线的斜率集合：
[0026]
根据所述斜率集合；计算斜率集合的方差d(ρ)，其公式为：
[0027][0028]
式中，d(ρ)视为所述卷状物平整度d(ρ)。
[0029]
本技术的第二方面，提出一种卷状物平整检测装置，其特征在于，包括：
[0030]
采集模块，用于获得待测卷状物的投影轮廓图像；
[0031]
处理模块，用于处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；
[0032]
根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)；
[0033]
根据预设的平整度警戒阈值，判断所述平整度与所述平整度警戒阈值的大小关系，若d(ρ)＞τ，进行报警。
[0034]
本技术的第三方面，提出一种卷状物平整检测系统，包括：垂直投影板、水平投影板、摄像机、报警器、光源、固定架以及计算机程序；
[0035]
所述垂直投影板和所述水平投影板相互垂直安装在空间内，所述固定架固定在所述水平投影板所在的平面之上，所述固定架上架设有卷状物，所述固定架上安装有所述摄像机，所述摄像机摄像头面向所述水平投影板和所述垂直投影板用于采集投影轮廓图像并发送给所述计算机程序进行处理，所述摄像机机身上固定有所述报警器用于发出报警；
[0036]
所述光源有两个，所述光源的光照方向正对所述水平投影板和所述垂直投影板；
[0037]
所述计算机程序用于被处理器执行时实施如权利要求1～4中任意一项所述的卷状物平整检测方法。
[0038]
进一步的，所述光源包含普通光源以及根据所述卷状物材质所定制的特制光源至少之一。
[0039]
进一步的，所述摄像机包含可见光摄像机以及实现图像采集的摄像仪器至少之
一。
[0040]
本技术的第四方面，提出一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实施如本技术的第一方面中所述的卷状物平整检测方法。
[0041]
本技术的第五方面，提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实施如本技术的第一方面中所述的卷状物平整检测方法。
[0042]
有益效果：
[0043]
由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种卷状物平整检测方法、装置、系统、电子设备和存储介质，对于卷状物平整以平整度进行判定，通过引入机器视觉与计算机程序进行平整度判断，以智能化的方法获得平整度的值，根据平整度进行判断调整，不依靠人的肉眼识别，不依赖人的过往经验，用机器手段解决了当前工业应用中的智能化程度低、成本较高的技术问题。本方案能够在现场取代人员进行全天候、多角度卷状物平整度检测，减少了安全事故，提升了检测效率和准确率，降低了企业运维成本。本发明摒弃传统机器视觉算法直接检测目标对象的思路，所采用的检测卷状物投影的策略可大大减少复杂工况和卷状物表面平整度对算法的干扰，所需硬件设备较少，安装及功能升级便捷，智能化程度较高、真实结果可靠。
[0044]
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
[0045]
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
[0046]
附图不表示按照真实参照物比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
[0047]
图1为本技术实施例中的卷状物平整检测方法的步骤；
[0048]
图2为本技术实施例中的卷状物平整检测方法的总体流程图；
[0049]
图3为本技术实施例中的卷状物平整检测系统的结构正视图；
[0050]
图4为本技术实施例中的卷状物平整检测系统的结构侧视图。
[0051]
图中，各附图标记的含义如下：
[0052]
垂直投影板1；水平投影板2；摄像机3；报警器4；光源5；卷状物6；固定架7。
具体实施方式
[0053]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除
非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0054]
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0055]
现有技术中对于卷状物平整检测有两方面的难题。一方面，卷状物表面呈线状堆叠，表面均匀性差、轮廓断层较多，单纯依赖视觉算法检测凸起难度较大；另一方面，卷状物塔状凸起的视觉特征较为明显，但由于现场工况复杂，图像通常包含大量类似塔状凸起的干扰物体。作为人类，我们每一个正常人都是“视觉专家”，但是目前对人的视觉机制尚不清楚，难以用计算机表达自己的视觉过程，因此构建机器视觉检测系统使检测进一步向自动化和智能化方向发展。机器视觉外观检测比较复杂，涉及众多学科和理论，机器视觉是对人类视觉的模拟，在如今的工业生产生活中，利用摄像头采集工业产品图像，设计机器视觉算法检测产品缺陷已成为一种趋势。鉴于此，本发明构思设计一款基于机器视觉的卷状物平整检测方法、装置、系统、电子设备和存储介质，对于卷状物平整以平整度进行判定。
[0056]
本发明实施例提供的卷状物平整检测方法如图1所示，具体步骤为：
[0057]
步骤s102：获得待测卷状物的投影轮廓图像；
[0058]
步骤s104：处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；
[0059]
步骤s106：根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)；
[0060]
步骤s108：根据预设的平整度警戒阈值τ，判断所述平整度d(ρ)与所述平整度警戒阈值τ的大小关系，若d(ρ)＞τ，进行报警。
[0061]
实际生产中，每天都有很多的工业产品被生产制造出来。随着发展增速，用户和生产企业对产品质量的要求越来越高，不仅要满足使用性能，还要有良好的外观。但是在制造产品的过程中，表面缺陷通常是不可避免的。本技术实施例所述的卷状物平整检测方法与传统的卷状物平整检测相比较，能够在现场取代人员进行全天候、多角度卷状物平整度检测，减少了安全事故，提升了检测效率和准确率，降低了企业运维成本。本技术摒弃传统机器视觉算法直接检测目标对象的思路，所采用的检测卷状物投影的策略可大大减少复杂工况和卷状物表面平整度对算法的干扰，所需硬件设备较少，安装及功能升级便捷，智能化程度较高。
[0062]
本技术实施例所述的卷状物平整检测方法是基于机器视觉的一种智能检测方法，机器视觉是一种无接触、无损伤的自动检测技术，是实现设备自动化、智能化和精密控制的有效手段，具有安全可靠、光谱响应范围宽、可在恶劣环境下长时间工作和生产效率高等突出优点。机器视觉检测系统通过适当的光源和图像传感器获取产品的表面图像，利用相应的图像处理算法提取图像的特征信息，然后根据特征信息进行表面缺陷的定位、识别、分级
等操作。因此通过引入机器视觉对产品进行平整度检测具有积极意义。
[0063]
要想实现本技术实施例所述的卷状物平整检测方法，我们首先得知道什么是平整度。平整度，是指在加工或者生产某些、某类物件时，所述物件的表面并不绝对平整，在不平与绝对水平之间具有相差的数据，所述相差的数据就是平整度，平整度数值越小，所述物件平整度越好。
[0064]
要想实现本技术实施例所述的卷状物平整检测方法，我们其次需要提供一种卷状物平整检测系统用于保证所述检测方法的顺利实施。所述卷状物平整检测系统如图3和图4所示，包括：垂直投影板1、水平投影板2、摄像机3、报警器4、光源5、固定架7和计算机程序。
[0065]
所述垂直投影板1和所述水平投影板2相互垂直安装在空间内，所述固定架7固定在所述水平投影板2所在的平面之上，所述固定架7上架设有卷状物6。
[0066]
在某些实施例中，所述垂直投影板1直接固定在地面上，所述水平投影板2垂直与地面安装，此类安装方法的使用基于待测物的质量较重或者对于地面平整度要求较高的情况。
[0067]
所述固定架7上安装有所述摄像机3，所述摄像机3摄像头面向所述水平投影板2和所述垂直投影板1，所述摄像机3机身上固定有所述报警器4。在某些实施例中，所述摄像机3包含可见光摄像机以及实现图像采集的摄像仪器至少之一，这是因为在选用可见光摄像头在获取所述投影图形时仍然具有局限性，例如晚上需要灯光辅助照射，但是采集到的所述投影轮廓图像存在图像不清晰、图像被所述辅助光源污染的情况，因此需要不同的摄像仪器用于采集图像。
[0068]
所述光源5有两个，所述光源5的光照方向正对所述水平投影板2和所述垂直投影板1。在某些实施例中，所述光源5包含普通光源以及根据所述卷状物6材质所定制的特制光源至少之一，这是因为所述卷状物6的材质会对光线产生吸收或者扩散的影响，因此需要根据不同材质选用特制光源。
[0069]
在本实施例中，当需要对所述卷状物6进行平整度检测时，打开所述光源5，经过所述光源5的照射，所述卷状物6的投影投射到所述水平投影板2和所述垂直投影板1的投影板上，此时，所述摄像机3实时接收到所述投影。其具体表现为：所述光源5从所述卷状物6侧方和上方进行照射，并在所述水平投影板2和所述垂直投影板1的平面形成投影；所述摄像头3实时采集所述卷状物6的所述投影图像。
[0070]
只是采集到的所述投影图形无法判断所述卷状物6的平整度，而判断物体平整度的方法包括：塞尺测量法、液平面法、激光平面干涉仪测量法、水平仪测量法和打表测量法，以上方法明显无法处理本技术实施例所述卷状物6，因此需要通过模块化处理，利用所述计算机程序用于被处理器执行时实施如本技术实施例中所述的卷状物平整检测方法。
[0071]
获得待测卷状物的投影轮廓图像后，需要经过内部模块处理，最终分析所述卷状物6的平整度。整个处理过程主要是获得三个参数：平整度d(ρ)、平整度警戒阈值τ和标志位alarm。所述平整度d(ρ)可以通过获取关键轮廓线，对所述关键轮廓线进行切分、直线拟合，最后获得直线斜率及其集合，最终得到所述平整度d(ρ)。
[0072]
首先需要获得所述关键轮廓线，其方法包括：检测卷状物6所述投影轮廓图像的最外界轮廓，获得所述轮廓像素链；根据所述轮廓像素链，标记所述投影轮廓图像坐标位于左上角(x
lu
，y
lu
)、左下角(x
ld
，y
ld
)、右上角(x
ru
，y
ru
)以及右下角(x
rd
，y
rd
)的四个像素点；根据
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述卷状物平整检测装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个卷状物平整检测装置的各个部分。
[0090]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实施如本技术实施例中所述的卷状物平整检测方法。
[0091]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器优选但不限于高速随机存取存储器，例如，还可以是非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器还可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0092]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的程序，可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read
□
only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid
□
state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0093]
综上，一种卷状物平整检测方法、装置、系统、电子设备和存储介质被设计出来，对于卷状物平整以平整度进行判定，通过引入机器视觉与计算机程序进行平整度判断，以智能化的方法获得平整度的值，根据平整度进行判断调整，不依靠人的肉眼识别，不依赖人的过往经验，用机器手段解决当前工业应用中的智能化程度低、成本较高的技术问题。本方案能够进行全天候、多角度卷状物平整度检测，从而通过计算机与程序的手段，提升了检测效率和准确率，并且扩大了检测样本数据，结果真实可靠并具有高度智能化。此外，因为采用计算机与程序设计，投入额固定，因此能够降低企业运维成本。
[0094]
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所述技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

技术特征：

1.一种卷状物平整检测方法，其特征在于，包括：获得待测卷状物的投影轮廓图像；处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)；根据预设的平整度警戒阈值τ，判断所述平整度d(ρ)与所述平整度警戒阈值τ的大小关系，若d(ρ)＞τ，进行报警。2.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获得待测卷状物的投影轮廓图像包括：获得待测卷状物的水平投影轮廓图像和垂直投影轮廓图像。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线方法包括：检测所述投影轮廓图像的最外界轮廓，获得所述轮廓像素链；根据所述轮廓像素链，标记所述投影轮廓图像坐标位于左上角(x
lu
，y
lu
)、左下角(x
ld
，y
ld
)、右上角(x
ru
，y
ru
)以及右下角(x
rd
，y
rd
)的四个像素点；根据所述轮廓像素链，搜索构成投影轮廓两条长边的关键轮廓线l1与关键轮廓线l2；其中，判定满足下列条件的像素点构成l1：判定满足下列条件的像素点构成l2：4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)方法包括：沿所述投影轮廓图像x轴方向等间距切分所述关键轮廓线，获得n个关键子轮廓线；利用直线拟合每个所述关键子轮廓线，获得包含n个直线的直线集合：s＝{s1，s2，...，s
n
}；根据所述直线集合，计算n个直线的斜率集合：ρ＝{ρs1，ρs2，...，ρs
n
}；根据所述斜率集合；计算斜率集合的方差d(ρ)，其公式为：式中，d(ρ)视为所述卷状物平整度d(ρ)。5.一种卷状物平整检测装置，其特征在于，包括：采集模块，用于获得待测卷状物的投影轮廓图像；处理模块，用于处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；根据所述关键轮廓线，获得平整度d(ρ)；根据预设的平整度警戒阈值，判断所述平整度d(ρ)与所述平整度警戒阈值τ的大小关系，若d(ρ)＞τ，进行报警。
6.一种卷状物平整检测系统，其特征在于，包括：垂直投影板(1)、水平投影板(2)、摄像机(3)、报警器(4)、光源(5)、固定架(7)以及计算机程序；所述垂直投影板(1)和所述水平投影板(2)相互垂直安装在空间内，所述固定架(7)固定在所述水平投影板(2)所在的平面之上，所述固定架(7)上架设有卷状物(6)，所述固定架(7)上安装有所述摄像机(3)，所述摄像机(3)摄像头面向所述水平投影板(2)和所述垂直投影板(1)用于采集投影轮廓图像并发送给所述计算机程序进行处理，所述摄像机(3)机身上固定有所述报警器(4)用于发出报警；所述光源(5)有两个，所述光源(5)的光照方向正对所述水平投影板(2)和所述垂直投影板(1)；所述计算机程序用于被处理器执行时实施如权利要求1～4中任意一项所述的卷状物平整检测方法。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述光源(5)包含普通光源以及根据所述卷状物(6)材质所定制的特制光源至少之一。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述摄像机(3)包含可见光摄像机以及实现图像采集的摄像仪器至少之一。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实施如权利要求1～4中任意一项所述的卷状物平整检测方法。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实施如权利要求1～4中任意一项所述的卷状物平整检测方法。

技术总结

本申请公开了一种卷状物平整检测方法，对于卷状物平整以平整度进行判定，包括：获得待测卷状物的投影轮廓图像；处理所述投影轮廓图像获得轮廓像素链，根据所述轮廓像素链获得关键轮廓线；根据所述关键轮廓线，获得平整度D(ρ)；根据预设的平整度警戒阈值τ，判断所述平整度D(ρ)与所述平整度警戒阈值τ的大小关系，若D(ρ)＞τ，进行报警。本申请还公开了一种卷状物平整检测系统，包括：垂直投影板、水平投影板、摄像机、报警器、光源、固定架以及计算机程序；所述固定架上架设有卷状物并安装有所述摄像机，所述摄像机摄像头面向投影板，所述摄像机机身上固定有所述报警器用于发出报警；所述光源的光照方向正对投影板；所述计算机程序用于实施卷状物平整检测方法。序用于实施卷状物平整检测方法。序用于实施卷状物平整检测方法。