基于改进梯度Hough圆变换的棒材在线自动计数方法

摘要

本发明涉及一种基于改进梯度Hough圆变换的棒材在线自动计数方法。该方法确定各种规格棒材标准半径、最小半径、最大半径和合并半径阈值参数后，对实时采集的每帧棒材端面图像按如下步骤处理：首先基于改进梯度Hough圆变换方法增强当前帧棒材端面图像，然后结合对应阈值参数进行RegionalMax检测和距离检测，确定当前帧棒材端面实际观测中心点；最后，结合棒材整体水平运动速度建立当前帧和前一帧棒材端面实际观测中心点的关联匹配对关系，在每个关联匹配对中，若当前帧和前一帧实际观测中心点分别分布在棒材计数中心基准线左右两侧，则计数变量加1，反之，计数变量减1。本发明具有实时性强、计数精度高、能双向计数等特点。

主权项

一种基于改进梯度Hough圆变换的棒材在线自动计数方法，其特征在于所述棒材在线自动计数方法的步骤是： 第一步、棒材阈值参数确定该步骤是对不同规格棒材所对应的标准半径Rnom、最小半径Rmin、最大半径Rmax和合并半径Rcmb阈值参数的确定，具体步骤是：1）设置矩形区域ROI的四个参数：ROI.X代表ROI区域左上角点x轴坐标，ROI.Y代表ROI区域左上角点y轴坐标，ROI.Width代表ROI区域宽度，ROI.Height代表ROI区域高度；2）采集某一规格棒材的第1帧棒材端面图像；3）将所采集的棒材端面图像记为当前帧参数确定图像，在当前帧参数确定图像中选定的ROI区域图像为当前帧ROI图像，再二值化当前帧ROI图像；4）对二值化的当前帧ROI图像进行距离变换和高斯模糊处理，生成当前帧ROI增强图像；然后对当前帧ROI增强图像进行RegionalMax检测和参数确定阶段的距离检测，最后确定当前帧棒材端面实际观测中心点，所确定的当前帧棒材端面实际观测中心点在当前帧ROI增强图像中的像素值为对应棒材的半径；5）统计当前帧ROI图像中每种半径值所对应的棒材数目，将其中概率最大的半径值保存到R数组的一行中；6）采集该种规格的第2至第f_thres帧图像，其中f_thes取[50~200]中的任意一个值，分别对每帧图像按照步骤3）~5）处理； 7）求取R数组中的平均值，将该平均值设置为该种规格棒材的标准半径Rnom，然后分别得到该种规格棒材的Rmin=（0.3~0.6）×Rnom、Rmax=(1.2~1.8) ×Rnom和Rcmb=（1.5~2.5）× Rnom，最后将以上参数保存到阈值参数文件ParameterSet.txt中；8）对每种规格棒材均分别按照步骤2）~7）进行阈值参数的确定；第二步、棒材在线自动计数根据选择的待计数棒材的规格，读取阈值参数文件ParameterSet.txt中相应的标准半径Rnom、最小半径Rmin、最大半径Rmax和合并半径Rcmb阈值参数，采集在线的第1帧棒材端面原始图像，将其记为当前帧在线棒材端面原始图像，然后按照以下步骤进行棒材在线自动计数，将计数结果存储到计数变量barCount中，计数变量barCount的初始值设置为0：1）对当前帧在线棒材端面原始图像先后进行ROI区域设置、二值化、腐蚀和高斯模糊预处理，生成当前帧ROI预处理图像，获取和保存当前帧ROI预处理图像的垂直投影；2）采用改进梯度Hough圆变换方法获得当前帧ROI增强图像，再对当前帧ROI增强图像进行RegionalMax检测和计数阶段的距离检测，最后确定当前帧棒材端面实际观测中心点；3）将当前帧在线棒材端面原始图像记为前一帧在线棒材端面原始图像，当前帧ROI预处理图像记为前一帧ROI预处理图像，当前帧棒材端面实际观测中心点记为前一帧棒材端面实际观测中心点；之后采集在线的下一帧棒材端面原始图像，将其记为当前帧在线棒材端面原始图像；4）同第二步的步骤1）；5）同第二步的步骤2）；6）基于前一帧和当前帧ROI预处理图像的垂直投影，估算棒材整体水平运动速度G_Speed；7）先利用所述棒材整体水平运动速度G_Speed，基于最短距离准则建立前一帧和当前帧棒材端面实际观测中心点的关联匹配对关系；再结合前一帧和当前帧中各个棒材端面实际观测中心点匹配对在棒材计数中心基准线水平方向上的分布情况，按照如下计数规则进行棒材在线自动计数：此规则假定棒材整体移动方向是自右向左，若棒材整体移动方向自左向右，可将摄像头颠倒过来采集图像，计数规则保持不变，另外选择ROI区域的垂直中心线为棒材计数中心基准线；(1)如果前一帧中的某棒材端面实际观测中心点的x轴坐标在棒材计数中心基准线的右边，在当前帧中与之关联匹配的实际观测中心点的x轴坐标在棒材计数中心基准线的左边，则对计数变量barCount 值加1；(2) 如果前一帧中的某棒材端面实际观测中心点的x轴坐标在棒材计数中心基准线的左边，在当前帧中与之关联匹配的实际观测中心点的x轴坐标在棒材计数中心基准线的右边，则对计数变量barCount 值减1；当前帧的棒材在线自动计数结束；8）按照步骤3）~7）依次对每帧的棒材进行在线自动计数，直到本批次待计数棒材全部计数完毕，最后的计数变量batCount值即为本批次待计数棒材的总数。