一种用于色选机物料识别结果的验证系统及方法与流程

本发明属于图像识别，特别是涉及一种用于色选机物料识别结果的验证系统及方法，通过构建原型系统，设计编写软件功能列表，用于色选机物料识别结果的准确性判断及识别结果直观显示。

背景技术：

1、色选机处理结果的好坏首先取决于物料是否能根据需求准确地识别，如已授权，公开号为cn103272783b的彩色ccd色选机颜色判定和分离方法，采用多种色度方式进行快速判断物料颜色，决定物料是保留还是剔除，适应色选透明物料和其它需要前后组合色选的物料；一次判断多重分离，色选过程快速有效。虽然可以做到一次判断多重分类，提高色选过程的快速有效，但不能直观的将颜色在色选机进行配置，导致在色选机调配上耗费很多人力物力。

2、本发明设计的目的是将物料识别结果直观在应用软件上绘制出来，一方面不用反复下料测试统计色选结果，节省人力物力，另一方面结果更直观体现，同时能通过快速调整参数模拟仿真进而获得更理想的分拣结果。从而可以有效地提高色选机整体的操作效率及操作准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于色选机物料识别结果的验证系统及方法，通过与色选设备建立连接通信，获取样本图片，作为数据分析源；然后在原型系统中利用分析算法模拟物料选择过程，进而计算出色选结果，最后将结果绘制在图形界面，直观显示，解决了现有的色选机需要反复下料测试统计色选结果、色选机操作效率低、准确性不足的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种用于色选机物料识别结果的验证系统，包括色选设备和pc主机，所述色选设备包括图像采集设备、处理设备、照明灯管；所述图像采集设备包括第一fpga模块和摄像机；所述摄像机用于采集物料的样本图片信息；所述第一fpga用于通过udp协议将样本图片信息发送至pc主机；所述pc主机通过网络与色选设备建立通信连接；所述pc主机包括第二fpga模块和位于第二fpga模块上的原型系统；所述原型系统包括图片预处理模块、物料提取模块、物料识别模块、图形显示界面和数据库；所述图片预处理模块用于对图像裁剪后，进行像元分割和背景标识；所述物料提取模块用于对图片进行预处理后，在可用的数据范围内运行集合差集运算，提取出物料；所述物料识别模块用于对物料提取模块提取出的物料进行识别；所述图形显示界面用于采用不同的颜色标注绘制在图形界面，同时统计分析各物料成分的分拣效果；所述数据库用于储存样本图片以及对样本图片进行物料识别的结果。

4、作为一种优选的技术方案，所述图形显示界面支持对图片的缩放、移动和框选，用于查看、分析色选算法结果，同时能及时调整算法参数再次进行模拟计算。

5、作为一种优选的技术方案，所述数据库还支持历史数据查询和打印输出，用于对每次分析结果保留数据在记录表中，并按照时间顺序进行排序，支持年、月、周、日历史数据查询，并支持选择任意数据进行打印输出。

6、作为一种优选的技术方案，所述原型系统依次读取图片文件、模拟色选算法、将分拣处理结果做不同标注，同时在图形界面直观展示。

7、本发明为一种用于色选机物料识别结果的验证方法，包括如下步骤：

8、步骤s1、图像预处理：对图像进行裁剪、像元分割，将可用户数据记为集合u；

9、步骤s2、背景标识：选择背景区域，提取颜色特征值，识别出背景，标记为集合ao；

10、步骤s3、物料提取：在可用数据范围内运用集合差集运算(u-a0)，提取出物料；

11、步骤s4、物料识别：选取合适的色彩分量进行识别物料；

12、步骤s5、结果输出：将物料识别结果储存到数据库文件中，并采用不同的颜色标注绘制在图形界面，并统计各物料成分的分拣效果

13、作为一种优选的技术方案，所述步骤s1中，图像预处理包括如下步骤：

14、步骤s11：对图像进行消除噪声、干扰处理；

15、步骤s12：使用图像分割算法，将图像分割成不同的区域；

16、步骤s13：删除区域中不包含物料的图片；

17、步骤s14：使用图像分析技术，从分割后的图像中提取特征。

18、作为一种优选的技术方案，所述步骤s12中，图像分割算法具体包括：

19、步骤21：对rgb彩色图像，在r色彩平面、g色彩平面和b色彩平面分别生成一组层次直方图；

20、步骤s22：对每组层次直方图中的顶层直方图阈值化，完成图像的初始分割，形成多个簇；

21、步骤s23：对初始分割形成的簇进行合并，完成图像最终分割。

22、作为一种优选的技术方案，所述步骤s12，生成一组层次直方图的方法如下：

23、对一幅打下为m×n的彩色图像i，根据公式分别在其r、g和b色彩平面生成原始直方图，原始直方图作为个色彩平面的层次直方图的第1层直方图，即最低层直方图；

24、所述直方图hi中的每一个箱体bin是一个三元组(l,count,right)，强度值为1，像素数为count＝hi(l)，箱体右界为right，第一层直方图的箱体bin的右界等于该箱体对应的强度值，l＝256为三个色彩平面的强度范围。

25、作为一种优选的技术方案，所述步骤s22中，分别根据r、g、b色彩平面的原始直方图作如下计算：

26、计算r、g、b色彩平面的灰度公式如下，并集合阈值wi：

27、

28、

29、作为一种优选的技术方案，所述步骤s4中，选取合适的色彩分量进行识别物料的具体流程如下：

30、步骤s41：采用统计直方图的方式先对图片进行统计分析；

31、步骤s42：通过直方图分析结果，选取理想的接近正态分布的色彩分量或色彩分量的运算组合作为物料识别的key值，同时得到该key对应的阈值；

32、步骤s43：使用k平均值进行聚类分析，识别出所需的不同的物料成分。

33、本发明具有以下有益效果：

34、本发明通过与色选设备建立连接通信，获取样本图片，作为数据分析源，然后在原型系统中利用分析算法模拟物料选择过程，进而计算出色选结果，最后将结果绘制在图形界面，直观显示，大大提高色选机操作调试效率。

35、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种用于色选机物料识别结果的验证系统，包括色选设备和pc主机，所述色选设备包括图像采集设备、处理设备、照明灯管；所述图像采集设备包括第一fpga模块和摄像机；所述摄像机用于采集物料的样本图片信息；所述第一fpga用于通过udp协议将样本图片信息发送至pc主机，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种用于色选机物料识别结果的验证系统，其特征在于，所述图形显示界面支持对图片的缩放、移动和框选，用于查看、分析色选算法结果，同时能及时调整算法参数再次进行模拟计算。

3.根据权利要求1所述的一种用于色选机物料识别结果的验证系统，其特征在于，所述数据库还支持历史数据查询和打印输出，用于对每次分析结果保留数据在记录表中，并按照时间顺序进行排序，支持年、月、周、日历史数据查询，并支持选择任意数据进行打印输出。

4.根据权利要求1所述的一种用于色选机物料识别结果的验证系统，其特征在于，所述原型系统依次读取图片文件、模拟色选算法、将分拣处理结果做不同标注，同时在图形界面直观展示。

5.一种如权利要求1至4任一项所述用于色选机物料识别结果的验证系统的验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的验证方法，其特征在于，所述步骤s1中，图像预处理包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的验证方法，其特征在于，所述步骤s12中，图像分割算法具体包括：

8.根据权利要求7所述的验证方法，其特征在于，所述步骤s12，生成一组层次直方图的方法如下：

9.根据权利要求7所述的验证方法，其特征在于，所述步骤s22中，分别根据r、g、b色彩平面的原始直方图作如下计算：

10.根据权利要求4所述的验证方法，其特征在于，所述步骤s4中，选取合适的色彩分量进行识别物料的具体流程如下：

技术总结
本发明公开了一种用于色选机物料识别结果的验证系统及方法，涉及图像识别技术领域。本发明包括色选设备和PC主机；色选设备包括图像采集设备、处理设备、照明灯管；图像采集设备包括第一FPGA模块和摄像机；摄像机用于采集物料的样本图片信息；第一FPGA用于通过UDP协议将样本图片信息发送至PC主机；PC主机包括第二FPGA模块和位于第二FPGA模块上的原型系统；原型系统包括图片预处理模块、物料提取模块、物料识别模块、图形显示界面和数据库。本发明通过与色选设备建立连接通信，获取样本图片，作为数据分析源，然后在原型系统中利用分析算法模拟物料选择过程，进而计算出色选结果，最后将结果绘制在图形界面，直观显示，大大提高色选机操作调试效率。

技术研发人员：张英,周星
受保护的技术使用者：劳弗尔视觉科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15