一種異形材料切割圖像校正方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種異形材料切割圖像校正方法及系統，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟：在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強,從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
【專利說明】
一種異形材料切割圖像校正方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及材料切割技術領域，尤其涉及一種異形材料切割圖像校正方法及系統。
【背景技術】
[0002]在自動化需求日益提高的大背景下，為了支持比如牛皮、羊皮等真皮異形材料的自動排料計算，以及運用自動設備進行切割的需求，必須解決異形材料在切割機上的矢量化(輪廓輸入)和定位問題。隨著數碼相機像性能的不斷提高，目前行業內普遍采用的都是單一數碼相機拍照輸入材料然后通過圖像分析輪廓提取來進行矢量化的方法；在定位上是一般采用投影儀投影定位。這二個方面的技術都需要對光路(鏡頭畸變)和位置(成像平面的相對位置)進行校正。
[0003]采用黑白相間的類似國際象棋棋盤格的校正板進行校正的方法是比較流行的方法，也是開源OpenCV中提供的方法，其方法核心是采用微分的思路，把黑白色塊的局部成像變形回其應該的大小、位置和形狀。這個方法的主要問題在于校正方法的局部性，由于黑白色塊在成像上有不同的膨脹效果，以及鏡頭邊緣部分對位置變化更加敏感等各種復雜原因，會導致該方法在不同成像位置的精度不同，而且對相機位置的輕微變化也比較敏感。
[0004]另外的一個問題是，如果對異形材料矢量化工作不是一個獨立工位，而是直接在切割機上完成并定位的情況，相機校正就需要包括切割機的坐標定位。但是對于目前的切割機來說，輸出顏色塊要比輸出線條麻煩的多，從而棋盤格校正模版必須通過其他物理手段間接定位到切割機坐標體系當中，這可能帶來新的誤差。
【發明內容】
[0005]鑒于目前異形材料切割圖像校正存在的上述不足，本發明提供一種異形材料切割圖像校正方法，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
[0006]為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案:
[0007]—種異形材料切割圖像校正方法，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟:
[0008]在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0009]對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0010]將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0011 ] 將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0012]依照本發明的一個方面，所述在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標步驟具體為:將打樣紙放置在切割區域，在打樣紙上排列定位塊組成校正定位的線條框架圖，對線條框架內的定位塊進行切割并記錄下定位塊中心點世界坐標。
[0013]依照本發明的一個方面，所述對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟具體為:對打樣紙上的校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，將圖像轉換為灰度圖像并通過圖像梯度在圖像中查找定位方塊邊界，通過定位方塊邊界獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標。
[0014]依照本發明的一個方面，所述對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟執行后執行以下步驟:通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正。
[0015]依照本發明的一個方面，所述將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上步驟具體為:將采集的圖像定位方塊中心點像素坐標映射到切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點世界坐標上。
[0016]依照本發明的一個方面，所述將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟中具體包括以下步驟:通過映射將圖像中的定位方塊中心點像素坐標對應到打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標上；在圖像中移動定位方塊，使每個映射的定位塊中心點與打樣紙上線條框架圖內的定位方塊中心點位置重合；記錄下圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量，再進行映射圖像定位塊像素坐標時根據偏移量進行圖像定位塊坐標校正。
[0017]依照本發明的一個方面，所述將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟執行后執行以下步驟:根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。
[0018]—種異形材料切割圖像校正系統，所述異形材料切割圖像校正系統包括:
[0019]校正定位模塊，用于在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0020]圖像采樣模塊，用于對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0021]映射模塊，用于將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0022]映射校正模塊，用于將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0023]依照本發明的一個方面，所述異形材料切割圖像校正系統還包括:圖像變形校正模塊，用于通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正。
[0024]依照本發明的一個方面，所述異形材料切割圖像校正系統還包括:檢驗模塊，用于根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。
[0025]本發明實施的優點:通過在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法的實施例1的方法流程圖；
[0028]圖2為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法的實施例2的方法流程圖；
[0029]圖3為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法的實施例3的方法流程圖；
[0030]圖4為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正系統的結構示意圖；
[0031]圖5為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法及系統的線條框架圖；
[0032]圖6為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法及系統的定位方塊邊界映像圖；
[0033]圖7為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法及系統的定位方塊映射圖像；
[0034]圖8為本發明所述的一種異形材料切割圖像校正方法及系統的定位方塊校正圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]實施例1:
[0037]如圖1、圖5所示，一種異形材料切割圖像校正方法，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟:
[0038]步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0039]所述步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標步驟具體為:將打樣紙放置在切割區域，在打樣紙上排列定位塊組成校正定位的線條框架圖，對線條框架內的定位塊進行切割并記錄下定位塊中心點世界坐標。
[0040]如圖5所示，線條框架最少由3行4列定位方塊排列而成，，記M列*N行；記定位方塊中心點世界坐標為Wi j，i=0?M-l，j = O?N-1，定位方塊長、寬設定為20mm，按定位方塊的長度和寬度將定位方塊切割出來，在實際應用中線條框架的定位方塊數量和大小根據異形材料的大小及樣品圖樣大小而定。
[0041]打樣紙需要以切割區域中心點為參考來放置，這樣做可以在采集定位線條框架圖的圖像時，定位塊中心點像素坐標更加精確。
[0042]步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0043]所述步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟具體為:對打樣紙上的校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，將圖像轉換為灰度圖像并通過圖像梯度在圖像中查找定位方塊邊界，通過定位方塊邊界獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標。
[0044]如圖5、圖6所示，將采集的圖像轉換成灰度圖像是為對查找圖像中的定位方塊的邊界，定位方塊邊界檢測的實質是采用算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線。我們將邊界定義為圖像中灰度發生急劇變化的區域邊界。圖像灰度的變化情況可以用圖像灰度分布的梯度來反映。
[0045]其中圖像轉換成灰度圖像公式為:
[0046]pixel (m, n) = (pixel (m, η).R+pixel (m, η).G+pixel (m, η).B)/3。
[0047]圖像梯度(邊界映像)是數字圖像處理的重要內容，是圖像分割、特征提取和圖像識別等圖像處理技術的重要前提，圖像梯度反映圖像局部亮度變化最顯著的部分，梯度算法的實質是利用算法提取出圖像中對象與背景之間的顯著變化。
[0048]其中圖像梯度(邊界映像)公式:
[0049]pixel (m, n) = [pixel (m, n) -pixel (m-l, η) ] 2+[pixel (m, n)-pixel (m, n-1)]"2。
[0050]步驟S3:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0051]所述步驟S3:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上步驟具體為:將采集的圖像定位方塊中心點像素坐標映射到切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點世界坐標上。
[0052]映射后察看圖像定位方塊中心點與切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點是否重合，定位方塊重合的數量有多少，不重合的定位方塊有多少，圖像中定位方塊相對于打樣紙定位線條框圖內相應定位方塊是放大了還是縮小了，主要是為了觀察映射產生的坐標偏差是大還小，定位方塊的偏差率是多少，為后續校正偏差提供數據支持。
[0053]步驟S4:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0054]所述步驟S4:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟中具體包括以下步驟:通過映射將圖像中的定位方塊中心點像素坐標對應到打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標上；在圖像中移動定位方塊，使每個映射的定位塊中心點與打樣紙上線條框架圖內的定位方塊中心點位置重合；記錄下圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量。
[0055]如圖7所示，由于分辨率的問題，在按照像素級別移動一個定位塊的時候，定位塊投影位置和切割機上紙張上畫的或切的位置一般對不齊，正確位置可能位于P+( △ /n，△ /m)的位置上。用戶觀察到的投影顯示可能是圖7示意圖的樣子，需要把P向左微調Δ/3。
[0056]如圖8所示，進行亞像素級別的調整，每個定位塊下方有2行文字，其中第一行的(i, j)表示這個定位塊是第i列，第j行；第二行的(k，I/η)表示投影出來的定位塊亞像素操作的位置在X，y方向分別移動k和I步，每步長度為△ /η。
[0057]比如，圖8所示，第三列第五行的定位塊下方的兩個定位塊，其定位塊亞像素操作的位置分別是(1，0/3)，(0，-1/3)，前者表示對應定位塊已經在X方向上向右偏了 I個亞像素單位的位移，后者表示Y方向上向下偏移了 I個亞像素單位位移，3表示亞像素移動單位為A/3。從而將P坐標的精度提高到了亞像素級別。
[0058]在亞像素級別上移動定位塊時，定位塊的投影顯示并不移動，但是最終的投影儀校正變換結果精度可以提高0.5個像素級別。
[0059]在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
[0060]實施例2:
[0061]如圖2所示，一種異形材料切割圖像校正方法，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟:
[0062]步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0063]所述步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標步驟具體為:將打樣紙放置在切割區域，在打樣紙上排列定位塊組成校正定位的線條框架，對線條框架內的定位塊進行切割并記錄下定位塊中心點世界坐標。
[0064]如圖5所示，線條框架最少由3行4列定位方塊排列而成，，記M列*Ν行；記定位方塊中心點世界坐標為Wi j，i=0?M-l，j = O?N-1，定位方塊長、寬設定為20mm，按定位方塊的長度和寬度將定位方塊切割出來，在實際應用中線條框架的定位方塊數量和大小根據異形材料的大小及樣品圖樣大小而定。
[0065]打樣紙需要以切割區域中心點為參考來放置，這樣做可以在采集定位線條框架圖的圖像時，定位塊中心點像素坐標更加精確。
[0066]步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0067]所述步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟具體為:對打樣紙上的校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，將圖像轉換為灰度圖像并通過圖像梯度在圖像中查找定位方塊邊界，通過定位方塊邊界獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標。
[0068]如圖5、圖6所示，將采集的圖像轉換成灰度圖像是為對查找圖像中的定位方塊的邊界，定位方塊邊界檢測的實質是采用算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線。我們將邊界定義為圖像中灰度發生急劇變化的區域邊界。圖像灰度的變化情況可以用圖像灰度分布的梯度來反映。
[0069]其中圖像轉換成灰度圖像公式為:
[0070]pixel (m, n) = (pixel (m, η).R+pixel (m, η).G+pixel (m, η).B)/3。
[0071]圖像梯度(邊界映像)是數字圖像處理的重要內容，是圖像分割、特征提取和圖像識別等圖像處理技術的重要前提，圖像梯度反映圖像局部亮度變化最顯著的部分，梯度算法的實質是利用算法提取出圖像中對象與背景之間的顯著變化。
[0072]其中圖像梯度(邊界映像)公式:
[0073]pixel (m, n) = [pixel (m, n) -pixel (m-l, η) ] 2+[pixel (m, n)-pixel (m, n-1)]"2。
[0074]步驟S3:通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正；
[0075]采集圖像過程中，會因采集鏡頭的變形、采集角度和采集位移造成圖像中定位方塊中心點坐標的變形，需將圖像輸入計算機進行變形校正，其中校正公式如下:
[0076]對每一個Wij，Pi j，簡記為W，P，建立如下方程:
[0077](U，V) =P;
[0078](xw，yw, zw) = ff ；
[0079](xc yc zc) ’ = R* (xw yw zw) ’ +t ；
[0080]xl = xc/zc ；yl = yc/zc
[0081]ul = u-uO ；vl = v-vO
[0082]r " 2 = uI*uI+VI*VI ；
[0083]xl = ul*[l+kl*r " 2+...]+pi* (3*ul*ul+vl*vl)+2*p2*ulvl
[0084]yl = vl*[l+kl*r " 2+…]+2*pl*ul*vl+p2*(ul*ul+3*vl*vl)
[0085]其中:
[0086](uO，vO):設定為圖像的中心
[0087](u，v):圖像中的校正點坐標
[0088](xw, yw, zw):校正點世界坐標
[0089]鏡頭內部參數:(kl，k2 ;pl，p2)，kl, k2表示徑向畸變參數；
[0090]p I，p2表示切向畸變參數；
[0091]鏡頭外部參數:R表示鏡頭的旋轉矩陣，t表示鏡頭位置向量。
[0092]步驟S4:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0093]所述步驟S4:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上步驟具體為:將采集的圖像定位方塊中心點像素坐標映射到切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點世界坐標上。
[0094]映射后察看圖像定位方塊中心點與切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點是否重合，定位方塊重合的數量有多少，不重合的定位方塊有多少，圖像中定位方塊相對于打樣紙定位線條框圖內相應定位方塊是放大了還是縮小了，主要是為了觀察映射產生的坐標偏差是大還小，定位方塊的偏差率是多少，為后續校正偏差提供數據支持。
[0095]步驟S5:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0096]所述步驟S5:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟中具體包括以下步驟:通過映射將圖像中的定位方塊中心點像素坐標對應到打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標上；在圖像中移動定位方塊，使每個映射的定位塊中心點與打樣紙上線條框架圖內的定位方塊中心點位置重合；記錄下圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量。
[0097]如圖7所示，由于分辨率的問題，在按照像素級別移動一個定位塊的時候，定位塊投影位置和切割機上紙張上畫的或切的位置一般對不齊，正確位置可能位于P+( △ /n，△ /m)的位置上。用戶觀察到的投影顯示可能是圖7示意圖的樣子，需要把P向左微調Δ/3。
[0098]如圖8所示，進行亞像素級別的調整，每個定位塊下方有2行文字，其中第一行的(i, j)表示這個定位塊是第i列，第j行；第二行的(k，I/η)表示投影出來的定位塊亞像素操作的位置在X，y方向分別移動k和I步，每步長度為△ /η。
[0099]比如，圖8所示，第三列第五行的定位塊下方的兩個定位塊，其定位塊亞像素操作的位置分別是(1，0/3)，(0，-1/3)，前者表示對應定位塊已經在X方向上向右偏了 I個亞像素單位的位移，后者表示Y方向上向下偏移了 I個亞像素單位位移，3表示亞像素移動單位為A/3。從而將P坐標的精度提高到了亞像素級別。
[0100]在亞像素級別上移動定位塊時，定位塊的投影顯示并不移動，但是最終的投影儀校正變換結果精度可以提高0.5個像素級別。
[0101]在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
[0102]實施例3:
[0103]如圖3所示，一種異形材料切割圖像校正方法，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟:
[0104]步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0105]所述步驟S1:在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標步驟具體為:將打樣紙放置在切割區域，在打樣紙上排列定位塊組成校正定位的線條框架，對線條框架內的定位塊進行切割并記錄下定位塊中心點世界坐標。
[0106]如圖5所示，線條框架最少由3行4列定位方塊排列而成，，記M列*N行；記定位方塊中心點世界坐標為Wi j，i=0?M-l，j = O?N-1，定位方塊長、寬設定為20mm，按定位方塊的長度和寬度將定位方塊切割出來，在實際應用中線條框架的定位方塊數量和大小根據異形材料的大小及樣品圖樣大小而定。
[0107]打樣紙需要以切割區域中心點為參考來放置，這樣做可以在采集定位線條框架圖的圖像時，定位塊中心點像素坐標更加精確。
[0108]步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0109]所述步驟S2:對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟具體為:對打樣紙上的校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，將圖像轉換為灰度圖像并通過圖像梯度在圖像中查找定位方塊邊界，通過定位方塊邊界獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標。
[0110]如圖5、圖6所示，將采集的圖像轉換成灰度圖像是為對查找圖像中的定位方塊的邊界，定位方塊邊界檢測的實質是采用算法來提取出圖像中對象與背景間的交界線。我們將邊界定義為圖像中灰度發生急劇變化的區域邊界。圖像灰度的變化情況可以用圖像灰度分布的梯度來反映。
[0111]其中圖像轉換成灰度圖像公式為:
[0112]pixel (m, n) = (pixel (m, η).R+pixel (m, η).G+pixel (m, η).B)/3。
[0113]圖像梯度(邊界映像)是數字圖像處理的重要內容，是圖像分割、特征提取和圖像識別等圖像處理技術的重要前提，圖像梯度反映圖像局部亮度變化最顯著的部分，梯度算法的實質是利用算法提取出圖像中對象與背景之間的顯著變化。
[0114]其中圖像梯度(邊界映像)公式:
[0115]pixel (m, η) = [pixel (m, n) -pixel (m-l, n) ] 2+[pixel (m, n)-pixel (m, n-1)]"2。
[0116]步驟S3:通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正；
[0117]采集圖像過程中，會因采集鏡頭的變形、采集角度和采集位移造成圖像中定位方塊中心點坐標的變形，需將圖像輸入計算機進行變形校正，其中校正公式如下:
[0118]對每一個Wi j，Pi j，簡記為W，P，建立如下方程:
[0119](u，V) =p;
[0120](xw, yw, zw) = ff ；
[0121](xc yc zc) ’ = R*(xw yw zw) ’ +t ；
[0122]xl = xc/zc ；yl = yc/zc
[0123]ul = u-uO ；vl = v-vO
[0124]r " 2 = ul*ul+vl*vl ；
[0125]xl = ul*[l+kl*r " 2+...]+pi* (3*ul*ul+vl*vl)+2*p2*ulvl
[0126]yl = vl*[l+kl*r " 2+…]+2*pl*ul*vl+p2*(ul*ul+3*vl*vl)
[0127]其中:
[0128](u0，vO):設定為圖像的中心
[0129](u，v):圖像中的校正點坐標
[0130](xw, yw, zw):校正點世界坐標
[0131]鏡頭內部參數:(kl，k2 ;pl，p2)，kl, k2表示徑向畸變參數；
[0132]p I，p2表示切向畸變參數；
[0133]鏡頭外部參數:R表示鏡頭的旋轉矩陣，t表示鏡頭位置向量。
[0134]步驟S4:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0135]所述步驟S4:將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上步驟具體為:將采集的圖像定位方塊中心點像素坐標映射到切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點世界坐標上。
[0136]映射后察看圖像定位方塊中心點與切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點是否重合，定位方塊重合的數量有多少，不重合的定位方塊有多少，圖像中定位方塊相對于打樣紙定位線條框圖內相應定位方塊是放大了還是縮小了，主要是為了觀察映射產生的坐標偏差是大還小，定位方塊的偏差率是多少，為后續校正偏差提供數據支持。
[0137]步驟S5:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0138]所述步驟S5:將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟中具體包括以下步驟:通過映射將圖像中的定位方塊中心點像素坐標對應到打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標上；在圖像中移動定位方塊，使每個映射的定位塊中心點與打樣紙上線條框架圖內的定位方塊中心點位置重合；記錄下圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量。
[0139]如圖7所示，由于分辨率的問題，在按照像素級別移動一個定位塊的時候，定位塊投影位置和切割機上紙張上畫的或切的位置一般對不齊，正確位置可能位于P+( △ /n，△ /m)的位置上。用戶觀察到的投影顯示可能是圖7示意圖的樣子，需要把P向左微調Δ/3。
[0140]如圖8所示，進行亞像素級別的調整，每個定位塊下方有2行文字，其中第一行的(i, j)表示這個定位塊是第i列，第j行；第二行的(k，I/η)表示投影出來的定位塊亞像素操作的位置在X，y方向分別移動k和I步，每步長度為△ /η。
[0141]比如，圖8所示，第三列第五行的定位塊下方的兩個定位塊，其定位塊亞像素操作的位置分別是(1，0/3)，(0，-1/3)，前者表示對應定位塊已經在X方向上向右偏了 I個亞像素單位的位移，后者表示Y方向上向下偏移了 I個亞像素單位位移，3表示亞像素移動單位為A/3。從而將P坐標的精度提高到了亞像素級別。
[0142]在亞像素級別上移動定位塊時，定位塊的投影顯示并不移動，但是最終的投影儀校正變換結果精度可以提高0.5個像素級別。
[0143]步驟S6:根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。
[0144]在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
[0145]一種異形材料切割圖像校正系統，所述異形材料切割圖像校正系統包括:
[0146]校正定位模塊I，用于在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；
[0147]圖像采樣模塊2，用于對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；
[0148]映射模塊3，用于將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；
[0149]映射校正模塊4，用于將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。
[0150]在本實施例中，異形材料切割圖像校正系統還包括:圖像變形校正模塊5，用于通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正。
[0151]在本實施例中，異形材料切割圖像校正系統還包括:檢驗模塊6，用于根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。
[0152]本發明實施的優點:通過在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標；對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標；將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上；將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正，采用定位方塊映射變換形式進行校正，變換具有整體性，變換方法具有更好的誤差全局一致性，對圖像采集微小變化的容錯性更強，從而在生產過程中可以保持更好的誤差水平。
[0153]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域技術的技術人員在本發明公開的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述異形材料切割圖像校正方法包括如下步驟: 在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標； 對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標； 將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上； 將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。2.根據權利要求1所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標步驟具體為:將打樣紙放置在切割區域，在打樣紙上排列定位塊組成校正定位的線條框架圖，對線條框架內的定位塊進行切割并記錄下定位塊中心點世界坐標。3.根據權利要求1所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟具體為:對打樣紙上的校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，將圖像轉換為灰度圖像并通過圖像梯度在圖像中查找定位方塊邊界，通過定位方塊邊界獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標。4.根據權利要求1所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標步驟執行后執行以下步驟:通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正。5.根據權利要求1所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上步驟具體為:將采集的圖像定位方塊中心點像素坐標映射到切割區域打樣紙上定位線條框圖內相應定位方塊的中心點世界坐標上。6.根據權利要求1所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟中具體包括以下步驟:通過映射將圖像中的定位方塊中心點像素坐標對應到打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標上；在圖像中移動定位方塊，使每個映射的定位塊中心點與打樣紙上線條框架圖內的定位方塊中心點位置重合；記錄下圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量，再進行映射圖像定位塊像素坐標時根據偏移量進行圖像定位塊坐標校正。7.根據權利要求1至6之一所述的異形材料切割圖像校正方法，其特征在于，所述將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正步驟執行后執行以下步驟:根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。8.一種異形材料切割圖像校正系統，其特征在于，所述異形材料切割圖像校正系統包括: 校正定位模塊，用于在打樣紙上設置校正定位線條框架圖，標定在線條交叉處定位塊中心世界坐標； 圖像采樣模塊，用于對校正定位線條框架框圖進行圖像采樣，獲取定位方塊中心點在圖像中的像素坐標； 映射模塊，用于將圖像映射到切割區域打樣紙定位線條框圖上； 映射校正模塊，用于將圖像中的定位方塊中心點像素坐標與切割區域定位塊框圖中定位塊中心世界坐標進行比對獲得定位方塊中心點像素坐標相對于定位塊框圖中定位塊中心世界坐標的偏移量并根據偏移量進行校正。9.根據權利要求8所述的異形材料切割圖像校正系統，其特征在于，所述異形材料切割圖像校正系統還包括:圖像變形校正模塊，用于通過線條框架圖中定位塊中心世界坐標與圖像中定位方塊中心點的像素坐標對進行圖像采樣時產生的定位方塊中心點坐標變形進行校正。10.根據權利要求9所述的異形材料切割圖像校正系統，其特征在于，所述異形材料切割圖像校正系統還包括:檢驗模塊，用于根據記錄的圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度及圖像中各個定位方塊的偏移校正量再進行映射定位校正，檢驗圖像中的定位方塊中心點像素坐標與打樣紙上線條框架圖內相應的校正定位方塊中心點世界坐標的重合度圖像中各個定位方塊的偏移校正量是否準確。
【文檔編號】G06T7/00GK105989588SQ201510061322
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月5日
【發明人】孫威
【申請人】上海隸首信息技術有限公司