基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法

摘要

本发明涉及基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的矫正方法，用来矫正自动验布机由于走步速度不匀造成的图像畸变，根据系统设定的走布速度重新在图像所对应的织物平面上沿经向等间距划分行采样线，作为矫正图像的行采样线，根据织物平面上矫正采样点与原采样点之间的空间关系，采用拉格朗日插值法，获得矫正图像上各像素的灰度值。方法所需运算负荷低，内存消耗小，可以应用于实时处理，以供自动验布机后续的疵点识别与处理。

说明书

技术领域

本发明属自动验布技术领域，涉及一种自动验布机走布不匀造成图像畸变的矫正方法， 特别是涉及基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，矫正自动验布 机走布不匀造成的图像畸变。

背景技术

当前，关于织物疵点的检测大多是由传统的人工检测方式完成，受到检测人员的主观因 素和一些客观因素的限制，这种方式检测结果波动性大，漏检率和误检率高，而且检测效率 低下。随着用工成本的不断攀升，自动验布设备的需求日益增长。国外的比列时BARCO公 司、瑞士Uster等公司推出了商业化的自动验布机，但因价格昂贵以及品种适应性问题，在 国内的应用较小。国内在此领域的研究进展多年，但尚无成熟的商业化产品出现。

自动验布设备通常基于机器视觉技术，由织物传动系统、光源和成像系统、图像采集处 理与传输系统，以及人机交互系统等组成。其主要的工作原理为由相机采集织物表面图像， 然后通过图像处理算法，最终识别出织物瑕疵。为了检测整卷织物，织物由织物传动系统以 某一均匀的走布速度传动，经过相机扫描位置以便相机连续不断地采集图像。配合此走布速 度，相机在采集图像前需设定某一相应的扫描频率，以获取到正常的织物图像。

通常相机扫描频率设置之后固定不变，但走布速度不匀的情况却时有发生。例如，卷装 检验开始时，走布启动并加速；卷装检验结束时，走布减速至停机；或者当导布系统出现扰 动因素时，走布速度也可能发生不匀。走布速度不匀而相机扫描频率却固定，造成在布面上 的图像扫描位置的经向间隔发生变化；采样间距大的部分在图像上表现为相对其他部分沿着 经向缩短，而采用间距小的部分在图像上表现为相对伸长。

织物表面图像的伸缩畸变不仅改变织物的正常纹理形态，同时也改变了疵点的外形特征， 给疵点的识别与分类造成了困难，从而增加了误检率和漏检率。为了提高后续的疵点检测效 果，针对自动验布机走布速度不匀造成图像畸变进行相应的图像矫正非常必要。由于自动验 布机采集的图像信息量巨大，图像处理负荷繁重，内存消耗大，为了做到实时处理，图像矫 正方法需具有运算负荷低，速度快和内存消耗小等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动矫正自动验布机走布速度不匀造成图像畸变 的方法，特别是提供了基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，本 发明克服了由于走布速度不匀引起的图像畸变，提高自动验布机的检测性能。本发明的矫正 方法结合测速技术，通过实时探测走布的速度，据此在软件上对图像进行矫正。

本发明的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，在验布时， 相机线扫描获得织物图像并转化为灰度图像，具体步骤如下：

(1)线扫描获得织物扫描图像，每条扫描线获取图像中的一行，行与织物的纬向相对应， 列与走布方向即织物的经向相对应；在线扫描的同时，定时测量走布速度，其频率为f₂，将 测得的速度依次排成序列v(t)，其中t为测速的采样时间序号t＝0,1,2,…,T；

(2)若当前走布速度v大于或小于设定的走布速度v_set时，进行矫正：

a)计算扫描图像中相邻两行在织物平面上的间距l_k→k+1：

l_k→k+1＝0.5×(v(t_nb)+v(t_nb+1))/f₁；

其中，下标中k和k+1为扫描图像中相邻两行的行号；t_nb和t_nb+1为与相机采集获得行k 和k+1的时刻相临近的测速采样的时间序号，t_nb∈t，t_nb+1∈t；f₁为线扫描的扫描频率；

设定图像扫描与测速采样同时启动，则第一根图像扫描线(k＝0)与第一个测速采样点 (t＝0)同时产生，其它的扫描线和测速采样点产生的时刻分别为k/f₁以及t/f₂。通过产生 时刻的前后比较，找到扫描线相邻的速度采样点t_nb与t_nb+1。

扫描图像中相邻的两行在布面上的间距由扫描时刻的走布速度与扫描间隔时间的乘积计 算而来，扫描时刻的走布速度由相邻的两个速度采样值的均值进行估计。

b)计算扫描图像中各行在织物平面内的采样位置；依照行号的次序，按上步计算所得各 相邻行在织物平面上的间距l_i，依次计算出扫描图像中各行在织物平面内的采样位置x_i；具 体为：以织物经向为横坐标，以织物纬向为纵坐标，第一行所在的位置为横坐标的原点，则 有：

$x_i=\underset{k=0}{\overset{i-1}{\Sigma }}{l}_{k\to k+1};$

其中，i为扫描图像中的行号；

由于布面走布速度不匀，扫描图像中各行的采样位置平行地依次分布在织物平面内的经 向上。通过累加间距l_k→k+1，即得各行在织物平面内的采样位置。

c)计算矫正图像在织物平面内的行采样线的间距d：

d＝v_set/f₁；

矫正图像在织物平面内的行采样线的间距通过设定的走布速度与扫描间隔时间的乘积计 算而来。

d)按所述间距在织物平面内划分矫正图像的行采样线，计算矫正图像中各行在织物平面 内的采样位置x'_m：

x'_m＝md

其中，m为矫正图像中的行号；

e)在织物平面内，找出与矫正图像的采样点P'(m,n)在经向上最邻近的N个扫描图像的 采样点P(il,j)，P(il+1,j)，P(il+2,j)…P(il+N-1,j)。P'(m,n)表示矫正图像中像素点 (m,n)在织物平面上的采样点，P(i,j)表示扫描图像中像素点(i,j)在织物平面上的采样点，il 为经向上最邻近的N个采样点的最小行号值。由于上述采样点在同一条列采样线上，此处 j＝n；在织物平面内以上述采样点所连接而成的线段的颜色灰度为连续分布，此线段的灰度 分布g为横坐标值x的函数，记为g(x)；

f)由以上步骤，已知P(il,j)，P(il+1,j)，P(il+2,j)…P(il+N-1,j)的横坐标值和灰度 值，以及P'(m,n)的横坐标值，通过拉格朗日插值法获得所述矫正图像的采样点P'(m,n)的灰 度值g(x'_m)；

在织物平面的经向上，采用间距d划分矫正图像的行采样线，矫正图像的列采样位置与 扫描图像相同，矫正图像的各像素的灰度值通过经向上最相邻的扫描图像的N个采样点的 拉格朗日插值获得。

g)重复执行步骤e)和f)，直至获得所有矫正图像的采样点的灰度值；

h)将所得矫正图像上各点的灰度值，纬向为行，经向为列，依次排列，形成矩阵，即得 矫正图像。

作为优选的技术方案：

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描获得织物图像按帧处理。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描采用相机线扫描。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描的扫描频率f₁为1～100000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述测速 的采样频率f₂为0.1～1000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述走布 速度v为0.01～1000米/分钟。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，f₁/f₂＝ 1～10000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，N＝ 3～100。

有益效果

本发明的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所需计算机 运算负荷低，内存消耗量小，可以实时矫正自动验布机走布速度不匀造成的图像畸变，以供 自动验布机后续的疵点识别与处理。

附图说明

图1为自动验布机图像线扫描与测速示意图。

图2为织物平面上图像扫描、测速和图像矫正的采样点阵示意图。

其中，1为线扫描相机，2为测速传感器，x为织物经向，y为织物纬向，z为与织物平 面垂直方向。●为织物图像采样点，*为矫正图像采样点，×为测速采样点。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。

本发明的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，在验布时， 相机线扫描获得织物图像并转化为灰度图像，具体步骤如下：

(1)如图1所示，线扫描相机1扫描织物获得图像，每条扫描线获取图像中的一行，行 与织物的纬向相对应，列与走布方向即织物的经向相对应；在线扫描的同时，测速传感器 2定时测量走布速度，其频率为f₂，将测得的速度依次排成序列v(t)，其中t为测速的采 样时间序号t＝0,1,2,…,T；

(2)若当前走布速度v大于或小于设定的走布速度v_set时，进行矫正：

a)计算扫描图像中相邻两行在织物平面上的间距l_k→k+1：

l_k→k+1＝0.5×(v(t_nb)+v(t_nb+1))/f₁；

其中，下标中k和k+1为扫描图像中相邻两行的行号；t_nb和t_nb+1为与相机采集获得 行k和k+1的时刻相临近的测速采样的时间序号，t_nb∈t，t_nb+1∈t；f₁为线扫描的扫描 频率；

b)计算扫描图像中各行在织物平面内的采样位置；依照行号的次序，按上步计算所得各 相邻行在织物平面上的间距l_i，依次计算出扫描图像中各行在织物平面内的采样位置x_i； 具体(见图1)为：以织物经向为横坐标x，以织物纬向为纵坐标y，以垂直织物平面的 方向为坐标z，第一行所在的位置为横坐标的原点，则有：

$x_i=\underset{k=0}{\overset{i-1}{\Sigma }}{l}_{k\to k+1};$

其中，i为扫描图像中的行号；

c)计算矫正图像在织物平面内的行采样线的间距d：

d＝v_set/f₁；

d)按所述间距在织物平面内划分矫正图像的行采样线，如图2所示，其中，●为织物图 像采样点，*为矫正图像采样点，×为测速采样点。计算矫正图像中各行在织物平面内的采 样位置x'_m：

x'_m＝md

其中，m为矫正图像中的行号；

e)如图2所示，在织物平面内，找出与矫正图像的采样点P'(m,n)在经向上最邻近的N 个扫描图像的采样点P(il,j)，P(il+1,j)，P(il+2,j)…P(il+N-1,j)。P'(m,n)表示矫正图 像中像素点(m,n)在织物平面上的采样点，P(i,j)表示扫描图像中像素点(i,j)在织物平面上 的采样点，il为经向上最邻近的N个采样点的最小行号值。由于上述采样点在同一条列采样 线上，此处j＝n；在织物平面内以上述采样点所连接而成的线段的颜色灰度为连续分布，此 线段的灰度分布g为横坐标值x的函数，记为g(x)；

f)由以上步骤，已知P(il,j)，P(il+1,j)，P(il+2,j)…P(il+N-1,j)的横坐标值和灰度 值，以及P'(m,n)的横坐标值，通过拉格朗日插值法获得所述矫正图像的采样点P'(m,n)的灰 度值g(x'_m)；

g)重复执行步骤e)和f)，直至获得所有矫正图像的采样点的灰度值；

h)将所得矫正图像上各点的灰度值，纬向为行，经向为列，依次排列，形成矩阵，即得 矫正图像。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描获得织物图像按帧处理。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描采用相机线扫描。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述线扫 描的扫描频率f₁为1～100000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述测速 的采样频率f₂为0.1～1000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，所述走布 速度v为0.01～1000米/分钟。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，f₁/f₂＝ 1～10000。

如上所述的基于拉格朗日插值法的自动验布机走布速度不匀的图像矫正方法，N＝ 3～100。