专利名称：平面图形色差自动检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于机器视觉技术的平面图形色差自动检测装置及方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，家具、酒店装修器材越来越多样化，例如由陶瓷、塑料、木材等材料制成，图案色彩的种类也越来越多。例如，随着瓷砖的颜色、花纹、图案越来越多，瓷砖表面成色越来越复杂。
目前，各大瓷砖厂靠人工根据色差的程度对瓷砖进行分组编号，但人眼由于容易疲劳，以及受到多种因素干扰(例如光线、精神状态等)，容易发生错判和误判，从而出现分色不准确的情况，且生产效率低。

发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种基于机器视觉技术的平面图形色差自动检测装置及方法，其能够自动检测工件的色差并自动分类归组。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种平面图形色差自动检测装置，其包括摄像机、存储器、显示器和预设有允许误差范围值的处理器；
该摄像机用于拍摄若干工件上的平面图形；
处理器将摄像机所拍摄的图像存储于存储器；
该显示器用于显示处理器所得出的各分类结果。其思路为1.在获得某产品大量图像样本后，根据产品色差允许范围将所有样本分为若干个类，类的对比标准为类特征的中心值。2.对于新产品，逐个取得产品图像时，以第一幅图像为对比标准。当新获得的图像与某类误差在允许范围之内就归并到该类。当该类样本小于给定数M (—般取50-100时)及时计算该类现有样本的特征平均数值作为该类比对标准的自适应更新值。3.当样本超过当前所有类别的允许误差范围时，另立新类别。其过程为
处理器建立第一分类并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准；将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行比对得出偏差值；将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围值；当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类；当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准，其中K为正整数；
处理器建立第二分类后，再将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值；将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值；若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归并到最小偏差对应的分类中；若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。在将图像建立分类和比对之前，处理器将存储于存储器的图像数字化后进行比对特征指标计算，其中比对特征指标计算包括色调、亮度及饱和度等，第一至第三分类的分类比对标准分别为摄像机第I次、第K+1次和第K+2次拍摄的图像对应的比对特征指标。该平面图形色差自动检测装置还包括光源箱、拍摄光源、光电传感器、传送带和用于驱动传送带的传送带驱动器；
若干工件间隔排布在传送带上；光源箱为一面开口的盒体，光源箱设于传送带上方，且光源箱具有开口的一面正对着传送带，摄像机装设于光源箱内的上方，拍摄光源设于拍摄光源箱内；
该光电传感器用于侦测工件进入光源箱并生成对应的感应信号，处理器根据光电传感器所生成的感应信号控制摄像机对进入光源箱内的工件进行拍摄。该拍摄光源为LED荧光灯，且该LED荧光灯由直流电源供电。构成无闪烁光源。该光源箱由安装平板和遮光罩构成，摄像机和LED荧光灯均安装在该安装平板上，该安装平板与工件的顶面成30度至60度夹角，该遮光罩内涂有黑色涂层或衬以黑丝绒布。平面图形色差自动检测装置还包括与处理器连接的打印机。一种平面图形色差自动检测方法，其包括以下步骤
在处理器预设色差允许误差范围值；
通过摄像机拍摄若干工件上的平面图形；
将摄像机所拍摄的图像存储于存储器；
通过处理器建立第一分类并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准；
通过处理器将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行比对得出偏差值；通过处理器将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围
值；
当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类；
当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准；
通过显示器显示各分类结果；
其中K为正整数。步骤“当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准”之后还包括以下步骤
将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值；
通过处理器将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值；
若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归类到最小偏差对应的分类中；
若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。在将图像建立分类和比对之前还包括步骤“通过处理器将存储于存储器的图像数字化后进行比对特征指标计算”，其中比对特征指标计算包括色调、亮度及饱和度等，第一至第三分类的分类比对标准分别为摄像机第I次、第K+1次和第K+2次拍摄的图像对应的比对特征指标。本发明的有益效果如下
上述平面图形色差自动检测装置自动拍摄各工件的平面图形，并根据预设的允许误差范围值、面阵式数字化、图像模糊分析和比对将各平面图形进行分类归组，并将分类结果显示于显示器或直接打印出来，非常直观高效。另外，上述发明通过光电传感器、传送带驱动器和传送带实现工件自动输送和拍摄定位，还通过光源箱遮挡环境杂光，以避免杂光干扰色差检测，从而提高色差检测的准确性。


图1为本发明平面图形色差自动检测装置的较佳实施方式的系统方框图。图2为图1的平面图形色差自动检测装置的结构示意图。图3为图1的平面图形色差自动检测装置的光源箱的结构剖视图示意图。图4为本发明平面图形色差自动检测方法的较佳实施方式的流程图。
具体实施例方式下面将结合附图以及具体实施方式
，对本发明做进一步描述
请参见图1至3，本发明涉及一种平面图形色差自动检测装置，用于检测工件平面图形的色差，其较佳实施方式包括处理器20、摄像机10、光电传感器60、传送带驱动器50、传送带40、拍摄光源92、存储器80、显示器85、打印机30和光源箱98。下面以对瓷砖95的平面图形的检测为例进行说明。该光源箱98为一面开口的盒体，光源箱98设于传送带40上方，且光源箱98具有开口的一面正对着传送带40，摄像机10装设于光源箱98内的上方，拍摄光源92设于拍摄光源箱92内，拍摄光源92安装于拍摄光源箱的侧壁上。该光源箱98用于遮挡周边环境杂光，该拍摄光源92所发出的光具备稳定不变的光强和光色彩，如此，方可使得摄像机10所拍摄到的图片的亮度不受环境杂光的影响，从而可准确地反映瓷砖95的平面图形的实际色差，有利于提高检测的准确性。本实施例中，该拍摄光源92采用无闪烁的LED荧光灯，其由直流电源供电，且LED荧光灯的工作电压可调整，以使得工件照度均匀，从而利于摄像机10进行高速拍摄。该光源箱98由安装平板982和遮光罩985构成，摄像机10和LED荧光灯均安装在该安装平板982上，该安装平板982与工件的顶面成30度至60度夹角，以保证摄像机10摄得完整工件画面，不接收工件的镜面反射光，仅接收漫反射，以保证获得准确的工件表面图像。该遮光罩985内涂有黑色涂层或衬以黑丝绒布。该光电传感器60设于光源箱98下方，用于侦测瓷砖95进入光源箱98并生成对应的感应信号。处理器20根据光电传感器60所生成的感应信号控制摄像机10对进入光源箱98内的瓷砖95进行拍摄，再将摄像机10所拍摄的图像存储于存储器80。本发明自动建立M个分类(M为正整数)，为方便说明，下面以自动建立三个分类为例进行描述，
处理器20内预先存储有至少一色差允许误差范围值和分类个数，即处理器20预先设置自动分类的最多分类数。处理器20基于图像模糊分析对摄像机10所拍摄的图像建立对应的数学模型，具体地，通过处理器将存储于存储器的图像数字化后进行比对特征指标计算，其中比对特征指标计算包括色调、亮度及饱和度，建立第一分类(即此时分类数M取值为I)并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准(包括第I次拍摄的图像对应的比对特征指标)，将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行面阵式数字化比对得出偏差值，将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围值，当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归到第一分类，当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类(即此时分类数M取值为2)并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准，再将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值，将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值，若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归类到最小偏差值对应的分类中，若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类(即此时分类数M取值为3)并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准，以此类推建立M+3分类，其中K为正整数。例如，第2次拍摄的图像相对第I次拍摄的图像的偏差值超过允许误差范围值时，则建立第二类并将第2次拍摄的图像作为第二类的比对标准，再将第一类和第二类的比对标准分别与第3次拍摄的图像进行比对，分别得出两偏差值并得到两者相对的最小偏差值，若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第3次拍摄的图像归类到最小偏差值对应的分类中，若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第3次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。处理器20将各分类的图像显示于显示器85上，以让用户直观地了解到各瓷砖的色差，还可直接通过打印机30打印出各分类图像。请参见图4，本发明还涉及一种平面图形色差自动检测方法，其较佳实施方式包括以下步骤
步骤SOO :在处理器20预设色差允许误差范围值和分类个数。步骤SOl :通过摄像10拍摄若干工件上的平面图形。步骤S02 :将摄像机10所拍摄的图像存储于存储器80。步骤S03 :通过处理器20建立第一分类并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准。步骤S04 :通过处理器20将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行比对得出偏差值。步骤S05 :通过处理器20将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围值。步骤S06 :若偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类。步骤S07 :若偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准。步骤S08 :通过处理器20将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值。步骤S09 :通过处理器20将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值。步骤SlO :若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归类到最小偏差值对应的分类中。步骤S12 :若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。步骤S13 :通过显示器85显示各分类结果；
其中K为正整数。上述平面图形色差自动检测装置自动拍摄各工件的平面图形，并根据预设的允许误差范围值、面阵式数字化、图像模糊分析和比对将各平面图形进行分类归组，并将分类结果显示于显示器或直接打印出来，非常直观高效。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于机器视觉技术的平面图形色差自动检测装置，其特征在于其包括摄像机、存储器、显示器以及处理器； 该摄像机用于拍摄若干工件上的平面图形； 处理器将摄像机所拍摄的图像存储于存储器； 该显示器用于显示处理器所得出的各分类结果； 处理器预设有允许误差范围值和分类个数；处理器建立第一分类并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准；将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行比对得出偏差值；将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围值；当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类；当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准，其中K为正整数。
2.如权利要求1所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于处理器建立第二分类后，再将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值；将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值；若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归并到最小偏差值对应的分类中；若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。
3.如权利要求1所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于在将图像建立分类和比对之前，处理器将存储于存储器的图像数字化后进行比对特征指标计算，其中比对特征指标计算包括色调、亮度及饱和度等，第一至第三分类的分类比对标准分别为摄像机第I次、第K+1次和第K+2次拍摄的图像对应的比对特征指标。
4.如权利要求1至3中任一项所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于该平面图形色差自动检测装置还包括光源箱、拍摄光源、光电传感器、传送带和用于驱动传送带的传送带驱动器； 若干工件间隔排布在传送带上；光源箱为一面开口的盒体，光源箱设于传送带上方，且光源箱具有开口的一面正对着传送带，摄像机装设于光源箱内的上方，拍摄光源设于拍摄光源箱内； 该光电传感器用于侦测工件进入光源箱并生成对应的感应信号，处理器根据光电传感器所生成的感应信号控制摄像机对进入光源箱内的工件进行拍摄。
5.如权利要求4所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于该拍摄光源为LED荧光灯，且该LED荧光灯由直流电源供电。
6.如权利要求5所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于该光源箱由安装平板和遮光罩构成，摄像机和LED荧光灯均安装在该安装平板上，该安装平板与工件的顶面成30度至60度夹角，该遮光罩内涂有黑色涂层或衬以黑丝绒布。
7.如权利要求1所述的平面图形色差自动检测装置，其特征在于平面图形色差自动检测装置还包括与处理器连接的打印机。
8.一种平面图形色差自动检测方法，其包括以下步骤 在处理器预设色差允许误差范围值和分类个数； 通过摄像机拍摄若干工件上的平面图形；将摄像机所拍摄的图像存储于存储器； 通过处理器建立第一分类并将第I次拍摄的图像作为第一分类的比对标准； 通过处理器将第K+1次拍摄的图像与第一分类的比对标准进行比对得出偏差值； 通过处理器将偏差值与允许误差范围值进行比对，判断偏差值是否超出允许误差范围值； 当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类； 当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准； 通过显示器显示各分类结果； 其中K为正整数。
9.如权利要求8所述的平面图形色差自动检测方法，其特征在于步骤“当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类并将第K+1次拍摄的图像作为第二分类的比对标准”之后还包括以下步骤 将第K+2次拍摄的图像与第一分类和第二分类的比对标准分别进行比对，分别得到两个偏差值并对比得出最小偏差值； 通过处理器将最小偏差值与允许误差范围值进行对比，判断最小偏差值是否超出允许误差范围值； 若最小偏差值在允许误差范围值内，则将第K+2次拍摄的图像归类到最小偏差值对应的分类中； 若最小偏差值超过允许误差范围值，则建立第三分类并将第K+2次拍摄的图像作为第三分类的比对标准。
10.如权利要求8或9所述的平面图形色差自动检测方法，其特征在于在将图像建立分类和比对之前还包括步骤“通过处理器将存储于存储器的图像数字化后进行比对特征指标计算”，其中比对特征指标计算包括色调、亮度及饱和度，第一至第三分类的分类比对标准分别为摄像机第I次、第K+1次和第K+2次拍摄的图像对应的比对特征指标。
全文摘要
一种基于机器视觉技术的平面图形色差自动检测装置，其包括摄像机、存储器、显示器和处理器；该摄像机拍摄若干工件上的平面图形；处理器将摄像机所拍摄的图像存储于存储器；处理器建立第一分类和比对标准；将第K+1次拍摄的图像与比对标准进行比对得出偏差值；判断偏差值是否超出允许误差范围值；当偏差值在允许误差范围值内时，将第K+1次拍摄的图像归类到第一分类；当偏差值超出允许误差范围值时，建立第二分类和比对标准；该显示器显示处理器所得出的各分类结果。上述发明可自动检测色差并自动分类。本发明还涉及一种平面图形色差自动检测方法。
文档编号G01J3/46GK103033266SQ20121052947
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者屈建华, 罗三定, 张卫平 申请人:屈建华