图像识别技术在棒材计数中的应用

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1、图像识别技术在棒材计数中的应用摘要:目前轧钢生产线上棒材自动计数还是该领域的难题,大多数棒材生产线打捆之前都采用人工计数,劳动强度大且效率较低、容易出错。采用机器视觉的在线自动计数系统能够满足实时性要求。本文着重介绍了该系统的软件组成。　　关键词:棒材机器视觉自动计数　　:TP29:A:1007-9416(2011)04-0052-01　　　　1、研究背景　　棒材出厂前要按规定的根数打捆,定捆定支,这就需要在生产过程对棒材计数。现代钢铁公司的连轧生产线技术先进,设备自动化程度高,然而先进的自动化设备并没有为厂家带来预期的生产效率和经济效益,这主要是由整个生产

2、过程中的人工计数环节所造成。基于上述情况,本文提出了运用图像识别技术对棒材进行自动计数方案。该方案用三台工业摄像机实时捕获链床上棒材端面图像,用图像处理技术识别并跟踪棒材目标,实现对生产线上的棒材进行计数,当计数满一捆后,人工将前后捆棒材分开,再通过控制链床入口、中间链的运动使前后捆棒材完全分开,实现计数和分离的自动化。　　　　2、棒材在线计数系统应用实例　　2.1系统方案　　系统是基于计算机视觉的工业现场检测控制系统,包括输入子系统、处理子系统和输出控制子系统。输入子系统具有一个图像采集模块,利用工业高速摄像机获取棒材端面图像,再通过图像采集模块输入工业控

3、制图像处理器。处理子系统包括棒材识别模块、识别结果融合模块和螺纹钢跟踪计数模块。输出控制子系统包括链床控制模块和结果显示模块。系统整个处理过程如图1-1所示。　　2.2系统的软件组成　　棒材计数系统软件部分可以大致分为如下五个模块:图像采集模块、图像预处理和棒材识别模块、棒材跟踪和计数模块、链床控制模块和结果显示模块。　　(1)图像采集模块;视频图像采集模块的主要软件功能是采集位置合适、清晰、实时的现场图像,供图像预处理和棒材识别模块进行后续处理。利用图像采集卡,采集由摄像头拍摄的现场图像,并通过采集卡输入工控机,为以后的图像处理做好准备。　　(2)图像预处

4、理和棒材识别模块;图像预处理和棒材识别模块主要功能分别是分割出要识别的棒材目标和最终识别出棒材及其中心位置。　　(3)棒材跟踪和计数模块;在识别得到棒材中心坐标点后,需要进一步跟踪棒材,计算出经过当前视窗范围的棒材数目,达到棒材计数的目的。棒材跟踪和计数模块的主要功能就是对相邻帧图像中识别的棒材进行对位跟踪,并在合适的时候对棒材进行计数。　　(4)链床控制模块;该模块根据当前计数值和设定的每捆棒材根数控制入口链床和中间链床运动。当计数值未满一捆值时,协调控制入口链、中间链运动,以减少棒材堆叠情况;当计数值达到额定值,等待一定时间后停止中间链运动,使分钢位置停

5、于分钢窗口左边,以便快速准确的完成端头分钢。　　(5)结果显示模块;该模块实时显示系统运行时计数状态。计数状态包括当前计数值、当前帧图像中已计数螺纹钢、已识别但未确认的棒材。　　　　3、基于图形图像技术的计算机辅助　　随着计算机相关技术的不断发展成熟,特别是图形图像技术、计算机辅助设计和几何造型技术、模式识别技术、人工智能和专家系统等技术的日趋完善,采用管科技手段和先进的计算机技术进行文物的辅助或模拟修复工作成为可能。采用的大致方法与思想是:　　(1)用数字化仪精确测量实物几何尺寸,建立多媒体数据库用于存储其几何信息、拓扑信息、颜色和材质信息等;　　(2)建

6、立三维数学模型,采用高级语言编程,开发基于Windows的图形用户界面;　　(3)根据已有知识和经验,建立相应的知识库,开发具有智能推理的专家系统,自动进行分类管理;　　(4)研究进行模式识别和模式匹配的算法,正确建立相互关系,包括几何关系、拓扑关系、空间关系及连接关系等;　　(5)开发三维几何造型工具,对现场进行模式识别技术,对三维数字模型进行渲染,显示真实感的三维立体图形。　　同时我们还必须清醒的认识到,计算机文物辅助修复与实际的从理论到实际的结合上还有较大的距离,随着知识经验的积累,要建立起完善的专家知识库不太容易,对于难度较大的工作要反复验证。从目前

7、研究的现状来看,这种技术将可对虚拟展示产生影响。　　　　4、识别结果　　改进后的算法对端面棒材识别具有很好的快速性和准确性,对端面形状不规则且粘连的棒材有很高的识别率,在原有的计数分钢系统中应用良好。图4-2给端面棒材的识别结果。　　　　5、结语　　综上所述,研究复杂工况条件下的基于机器视觉在线棒材自动计数具有非常巨大的技术研究价值和实际应用价值。在技术研究方面,本课题虽是针对棒材计数而提出的,但其原理和方法却能适应其他场合,有广阔的应用价值。