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　　1 圓網(wǎng)印花在線檢測系統(tǒng)

　　基于機(jī)器視覺的圓網(wǎng)印花質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)，采用圖像傳感器，在線以一定間隔攝取印花圖像，再通過圖像處理單元進(jìn)行相關(guān)圖像處理及模式識別，將各個(gè)

　　2 視覺系統(tǒng)中圖像噪聲及預(yù)處理

　　印花圖像在采集、處理等環(huán)節(jié)都可能會引人噪聲，因此噪聲抑制對圖像處理及后續(xù)自動對花控制環(huán)節(jié)十分重要。噪聲主要來源于CCD(電荷耦合元件)的熱噪聲、電器機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生的震動噪聲等，它們對圖像信號幅度和相位的影響十分復(fù)雜。為了抑制噪聲，改善圖像質(zhì)量，本項(xiàng)目采用中值濾波法(Median Filter)。中值濾波法具有去噪能力強(qiáng)、圖像邊界細(xì)節(jié)保持好、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。它是一種非線性的空間濾波技術(shù)，在一定程度上可以克服線性濾波帶來的圖像細(xì)節(jié)模糊化。印花過程中獲取的圖像具有很強(qiáng)的紋理特征，使用中值濾波可以有效地保留細(xì)節(jié)，詳見圖2。

　　3 對花偏差檢測

　　圓網(wǎng)印花在線智能監(jiān)測控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測多個(gè)圓網(wǎng)的相對位置是否產(chǎn)生偏差，并根據(jù)偏差在線調(diào)整圓網(wǎng)位置。采用圖像處理和分析，必須實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目標(biāo)：(1)判斷圓網(wǎng)之間是否存在相對位置偏差; (2)判斷出哪個(gè)圓網(wǎng)走偏，并根據(jù)走偏量自動調(diào)整。

　　當(dāng)圓網(wǎng)個(gè)數(shù)較多(6個(gè)以上)時(shí)，相互之間的套色很復(fù)雜，直接根據(jù)特征點(diǎn)或者輪廓來判斷十分困難。本項(xiàng)目采用粗細(xì)結(jié)合的定位算法，首先采用粗定位算法，利用光流法獲取當(dāng)前圖像與模板圖像之間的運(yùn)動向量，從而判斷是否存在走偏，以及在哪個(gè)區(qū)域(或灰度值區(qū)域)產(chǎn)生了走偏。如果存在走偏(即存在較大光流向量)，在走偏區(qū)域采用相位相關(guān)法得到走偏量，從而控制走偏圓網(wǎng)的位置，實(shí)現(xiàn)自動對花。

　　光流是空間運(yùn)動物體在觀測成像面上像素運(yùn)動的瞬時(shí)速度。光流法是利用目標(biāo)像素亮度運(yùn)動，來推導(dǎo)瞬時(shí)光流場，然后根據(jù)光流場進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動檢測。在圓網(wǎng)印花中，由于圓網(wǎng)的走偏，導(dǎo)致當(dāng)前圖像與模板之間存在光流。

　　結(jié)合約束條件求解該方程，常見的求解光流方程的算法為Lucas和Horn—Schunck。

　　用光流法對印花圖像進(jìn)行檢測的效果圖見圖3。

　　光流法可以得到印花圖像中走偏的區(qū)域以及走偏的方向，但是無法得到走偏的具體位移。針對走偏區(qū)域，采用局部相位相關(guān)法獲得圓網(wǎng)的走偏位移。相位相關(guān)法基于傅里葉變換的良好特性，即圖像平移、旋轉(zhuǎn)和尺度變換均在頻率域有對應(yīng)特征。傳統(tǒng)的相位相關(guān)法能定位出整數(shù)(像素級)的平移。

　　相位相關(guān)法的理論依據(jù)是傅里葉變換的相移定理。相移定理是指空域內(nèi)函數(shù)的位移將會引起頻域內(nèi)變換函數(shù)的相移。設(shè)f(x，y)為在R2 上絕對可積的函數(shù)，其傅里葉變換為F( u，v )，函數(shù)g( x，Y)在函數(shù)f(x， Y)發(fā)生( xo，yo )的位移：

　　兩幅圖片的相位相關(guān)計(jì)算可以歸納為：首先對圖片分別計(jì)算它們的離散傅里葉變換(DFT)形式，然后計(jì)算歸一化相關(guān)功率譜，最后對其求離散反傅里葉變換(IDFT)。

　　對于上述兩幅印花圖像，將圖像中發(fā)生走偏的灰度值從原圖中分割出來，得到的兩個(gè)分割圖形，形狀相似，只是在圖中的位置不同。再根據(jù)相位相關(guān)算法得到兩幅分割圖形之間的像素位移為3個(gè)像素，即圓網(wǎng)走偏位移。

　　4 結(jié)論

　　基于機(jī)器視覺的圓網(wǎng)印花機(jī)自動對花系統(tǒng)，利用圖像傳感器在線實(shí)時(shí)地對印花圖案套色位置進(jìn)行自動檢測與控制，極大地減輕了人工檢測的勞動強(qiáng)度。采用中值濾波法作為圖像預(yù)處理，結(jié)合基于光流法和相位相關(guān)法的技術(shù)，大大提高了圓網(wǎng)印花機(jī)的對花精度。隨著圖像處理模塊的進(jìn)一步發(fā)展，可以利用相位相關(guān)法獲得亞像素級的定位精度，從而進(jìn)一步提高對花精度。

　　來源 顧金華 ，秦矗