一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法及系统

技术领域

本发明涉及图像检测技术领域，具体涉及一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法及系统。

背景技术

在蜂窝纸板的生产过程中，对纸板受力质量影响较大的为拉伸工艺。即需要先把压实连续的纸芯拉开为蜂窝纸芯，而后在蜂窝纸芯的上下两面覆盖面纸。蜂窝纸板需要确保每个蜂窝被均匀拉伸为正六边形，才能满足各向同性的要求，达到质量标准。目前，多是通过蜂窝纸芯拉伸机来完成该工艺。

发明人在实践中，发现上述现有技术存在以下缺陷：

由于拉伸机中速比不同的拉开辊转速难以精确控制，常会导致纸芯欠拉伸或者过拉伸，使得成品质量低、纸芯利用率低且纸芯容易破损。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

第一方面，本发明一个实施例提供了一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：分别获取第一拉开辊的第一转速、第二拉开辊的第二转速，所述第一拉开辊和第二拉开辊用于对蜂窝纸的纸芯进行拉伸；根据所述第二转速和所述第一转之间的比值得到速比；获取在所述第一拉开辊和所述第二拉开辊之间被拉伸的所述纸芯的拉伸图像，对所述拉伸图像的边缘图像进行霍夫变换得到霍夫空间图像；识别所述霍夫空间图像中的高亮点，累加每个角度下的所述高亮点的像素值得到相应的累加值；对所有角度对应的累加值进行筛选，得到三个最大的累加值；基于筛选的三个累加值分别对应的角度获取相应的夹角，获取相邻所述夹角的平均夹角，根据所述平均夹角与标准夹角之间的差异得到拉伸程度；根据所述速比与所述拉伸程度的乘积对预设的调整量进行调整得到更新后的调整量，根据所述更新后的调整量调整所述第二拉开辊的转速。

优选的，所述更新后的调整量为：所述乘积与所述预设的调整量进行相乘的结果为所述更新后的调整量。

优选的，对所有角度对应的累加值进行筛选之前，还包括：获取所述累加值与平均累加值之间的方差；所述平均累加值为在设定范围内的累加值的均值；在设定范围内选取方差最大的累加值作为待筛选的累加值。

优选的，所述设定范围是通过获取所有累加值的极差，根据当前累加值与所有累加值之差与所述极差之比与理想角度的乘积得到。

优选的，所述累加每个角度下的所述高亮点的像素值得到相应的累加值的步骤之前，还包括：对所述高亮点进行滤波得到过滤后的高亮点，所述累加值是根据所述过滤后的高亮点获得。

优选的，所述对所述高亮点进行滤波的步骤包括：根据所述高亮点的像素差异比和平行数量比之积，得到所述高亮点的噪声程度；所述像素差异比为所有高亮点中的最大像素与所述高亮点之间的像素差异比，所述所述所有高亮点中的最大平行数量以及与所述高亮点的角度相同的高亮点的数量比；利用阈值对所述噪声程度进行筛选，滤除属于噪声的高亮点。

第二方面，本发明另一个实施例还提供了一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

本发明具有如下有益效果：

本发明实施例通过对纸芯的拉伸图像进行图像处理，通过把空域图像转换到霍夫空间来避免成像干扰，且通过霍夫空间的特征来判断纸芯的拉伸程度，根据当前拉开辊的速比以及对应的拉伸程度进行反馈调节，达到控制拉伸的目的，以提高拉伸机的智能化控制以及生产蜂窝纸板的质量，节约纸芯成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例所提供的一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法流程图；

图2为在蜂窝纸芯拉伸机中安装相机和光源的示意图；

图3为蜂窝纸芯的图像及其对应的边缘检测图像的对照图；

图4为滤波前后的参考对照图；

图5为滤波前后的空域图像对应的霍夫空间图像的示意图；

图6为欠拉伸和过拉伸状态的对照图；

图7为图6中欠拉伸和过拉伸状态的空域图像对应的霍夫空间图像的示意图；

图8为三组线在不同拉伸程度形变中的角度对照示意图；

图9为5*5的滑窗的示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

蜂窝纸芯拉伸机需要把压实的纸芯条拉伸为蜂窝型并进行干燥固化，在蜂窝纸芯定型后，再进行涂胶工艺，并粘贴上下面纸，最终得到蜂窝纸板。拉伸机中拉开辊的速比差异影响着纸芯的拉伸质量，为了解决拉伸机中速比不同的拉开辊转速难以精确控制的技术问题，本发明实施例通过在拉伸机内部布置相机采集拉伸图像，对纸芯的拉伸图像进行图像处理，通过把空域图像转换到霍夫空间来避免成像干扰，且通过霍夫空间的特征来判断纸芯的拉伸程度，根据当前拉开辊的速比以及对应的拉伸程度进行反馈调节，达到控制拉伸的目的，以提高拉伸机的智能化控制以及生产蜂窝纸板的质量，节约纸芯成本。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法及系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制方法流程图，该控制方法包括以下步骤：

步骤S001，分别获取第一拉开辊的第一转速、第二拉开辊的第二转速，所述第一拉开辊和第二拉开辊用于对蜂窝纸进行拉伸；根据所述第二转速和所述第一转之间的比值得到速比。

请参阅图2，为了实现蜂窝纸芯拉伸机的智能化控制，需要在拉伸机内部安装对应的图像采集装置，该图像采集装置包括摄像头和稳定光源。靠近进料口的拉辊为第一拉辊，靠近出料口的拉辊为第二拉辊，蜂窝纸芯在第一拉开辊和第二拉开辊的作用下进行拉伸，其中蜂窝纸芯的拉伸程度取决于第一拉开辊和第二拉开辊之间的速度比，通过控制其中的第二拉开辊的转速来调整两者之间的速度比。

步骤S002，获取在所述第一拉开辊和所述第二拉开辊之间被拉伸的所述蜂窝纸的拉伸图像，对所述拉伸图像的边缘图像进行霍夫变换得到霍夫空间图像。

在封闭的拉伸机的机壳内安装稳定光源与对应的相机，能够避免外部光线等带来的干扰。采集到拉伸图像后，对其进行边缘检测，获得边缘图像。采集到蜂窝纸芯的图像及其对应的边缘检测图像，如图3所示。

由于蜂窝纸芯的立体性，得到的拉伸图像仍旧带有光影影响，并不能达到理想中的仅有蜂窝口边缘的图像。为了去除光影带来的边缘影响，并判断纸芯被拉伸的形变，从而判断拉伸程度，本发明实施例通过对边缘图像进行霍夫变换，而后由霍夫空间中图像特征来表征蜂窝的不同形变信息。

对蜂窝纸芯拉伸图像的边缘图像进行霍夫变换得到霍夫空间图像的步骤具体为：首先，逐像素点进行遍历，计算每个边缘点360°范围的可能直线对应的参数

步骤S003，识别所述霍夫空间图像中的高亮点，累加每个角度下的所述高亮点的像素值得到相应的累加值。

将霍夫空间图像中每个角度对应的亮点的值

其中，

由于采集的蜂窝纸芯拉伸图像中带有一定程度的透视畸变，且霍夫变换对直线角度的识别精度有限，实际中平行的直线，会有部分在图像中并不平行，而是发生了较小角度的偏差。所以本发明实施例需要对曲线进行整合，获取所述累加值与平均累加值之间的方差；所述平均累加值为在设定范围内的累加值的均值；在设定范围内选取方差最大的累加值作为待筛选的累加值。其中设定范围是通过获取所有累加值的极差，根据当前累加值与所有累加值之差与所述极差之比与理想角度的乘积得到。累加值

式中，

方差越大，说明该累加值

优选的，为了排除霍夫空间图像中的噪声干扰，需要对霍夫空间图像中的高亮点进行滤波得到过滤后的高亮点，所述累加值是根据所述过滤后的高亮点获得。滤波的步骤为根据所述高亮点的像素差异比和平行数量比之积，得到所述高亮点的噪声程度；所述像素差异比为所有高亮点中的最大像素与所述高亮点之间的像素差异比，所述所述所有高亮点中的最大平行数量以及与所述高亮点的角度相同的高亮点的数量比；利用阈值对所述噪声程度进行筛选，滤除属于噪声的高亮点。

具体的，该滤波步骤包括：

步骤一，利用滤波过滤的方式来得到局部高亮点。请参阅附图9，设定5*5大小的窗口进行滑窗操作，若是外围16个像素的均值小于内圈8像素的均值，且内圈8像素均值小于中心处像素的值，则可判定该窗口中心点为局部高亮点，否则并非局部高亮点。

步骤二，对高亮点进行噪声程度的计算。噪声边缘方向多变不规律且长度较短，即平行线段数量少，每个线段上的像素量也少，所以表现在霍夫空间图像上为：点的值较低，且纵向同横坐标的点数量较少。

高亮点的噪声程度

式中，

根据噪声程度

请参阅图4，其中I图为在滤波之前所得到的空域图像，Ⅱ图为在滤波之后的理想状态下的空域图像。请参阅图5，图5中的Ⅲ图是与I图对应的霍夫空间图像，Ⅳ是与Ⅱ图对应的霍夫空间图像，可以明显的看出滤波之后的图像在霍夫空间中的亮点更加显著。

步骤S004，对所有角度对应的累加值进行筛选，得到三个最大的累加值；基于筛选的三个累加值分别对应的角度获取相应的夹角，获取相邻所述夹角的平均夹角，根据所述平均夹角与标准夹角之间的差异得到拉伸程度。

标准且理想的蜂窝是正六边形的，具有各向同性的特点，即正六边形的六个边等长且各边到中心方向相等。本发明实施例通过霍夫空间中点的累计值以及对应位置来判断图像中蜂窝与理想蜂窝的差异，即各向差异性。

如图6所示，其示出了在对蜂窝纸芯的拉伸程度不同的情况下，使得纸芯呈现不同状态的形变示意图。其中，a图为欠拉伸状态下所对应的六边形，可以看出在图像中所表现出的特征为在横向发生了压缩，b图为在过拉伸的状态下所对应的六边形，可以看出在图像中所表现出的特征为在横向发生了延长。另外，Ⅱ图中的六边形为理想拉伸状态下的六边形。请结合图7，图7中的Ⅴ图为图6中a图的霍夫空间图像，Ⅵ图为图6中b图的霍夫空间图像，根据Ⅴ图和Ⅵ图可以得知在欠拉伸图像在霍夫空间中的角度间距相对较大，过拉伸图像在霍夫空间中的角度间距相对较小。

由于蜂窝纸的纸芯为六边形，六边形在拉伸的过程中，相互平行的两条边的平行关系不变，因此无论纸芯的拉伸程度如何，图像中仅包含三类直线，且三类直线对应的角度满足一定关系，且三类直线的数量近似相等。所以选择上述整合曲线中三个最高的极值点位置，根据其对应的角度

如图8所示，三组线在不同拉伸程度形变中的不同关系，分别对三类直线做垂线，按照顺序依次将三条垂线标记为A、B和C，d图为对于理想拉伸状态下所对应的正六边形，正六边形中每个内角均为120度，垂线A、B之间的夹角

当

步骤S005，根据所述速比与所述拉伸程度的乘积对预设的调整量进行调整得到更新后的调整量，根据所述更新后的调整量调整所述第二拉开辊的转速。

拉开辊间的转速差异影响了蜂窝纸芯的拉伸拉力，两组辊轴的转速差异越大，则拉力越大，对纸芯的拉伸程度也会越大。

将第一拉开辊的第一转速

为了保证生产速度，可以固定第一转速

当

当

综上所述，本发明实施例通过对纸芯的拉伸图像进行图像处理，通过把空域图像转换到霍夫空间来避免成像干扰，且通过霍夫空间的特征来判断纸芯的拉伸程度，根据当前拉开辊的速比以及对应的拉伸程度进行反馈调节，达到控制拉伸的目的，以提高拉伸机的智能化控制以及生产蜂窝纸板的质量，节约纸芯成本。

基于与方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于霍夫变换的蜂窝纸芯拉伸控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任意一项所述方法的步骤。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。