印刷图像在线检测的算法研究与系统实现

论文摘要

为了提高国内印刷业的生产自动化水平,针对国内高速印刷品图像质量在线检测理论研究与系统开发的严重滞后,本文对基于机器视觉的运动图像实时处理算法与理论进行了研究,并在此基础上完成了印刷图像在线检测的关键技术研究与系统实现。首先,通过对印刷检测的技术要求和应用特点进行分析,提出了一种基于服务器/客户端模式的分布式检测系统方案和基于TCP/ IP网络协议的图像数据传输方法,有效解决了多相机的图像处理与数据传输问题。为了保证对采集的印刷图像进行处理时有一个统一的基准,建立了一个采集图像质量的评判标准,提出了一种基于颜色采样的真彩色图像灰值化方法,设计了分段线性变换实现灰值图像的对比度增强,并针对号码印刷图像特点提出了一种数学形态学定向补全的运动模糊消除算法和基于迭代运算的最佳阈值分割算法。通过对印刷图像配准的主要影响因素的分析,提出了一种基于灰度形态学运算的印刷图像边缘特征快速提取算法;提出了一种基于特征子空间的小邻域搜索图像配准算法,可以统一处理有关标记类特征、灰度分布特征和线状特征的快速配准问题;提出了一种基于动态基准的双向差影图像匹配算法,实现了对明、暗印刷缺陷的同时提取。提出了一种基于投影直方图的号码区域分割方法和一种基于状态空间法的搜索策略,结合可变阈值最小距离法的聚类算法,实现了印刷缺陷的快速提取与聚类;对BP算法性能进行了改进并成功应用于印刷号码识别和印刷缺陷分类。最后,对图像采集装置中的照明系统和相机装夹机构进行了设计,针对烟标检测和票据号码检测研制并开发了印刷图像在线检测系统和处理软件,并成功应用于工业现场。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、研究背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究背景
• 1.1.3 课题研究意义
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 机器视觉及其在工业中的应用
• 1.2.2 基于机器视觉的印刷图像在线检测系统研究现状
• 1.2.3 在线检测中的实时图像处理算法研究现状
• 1.2.4 基于机器视觉的印刷图像在线检测技术的发展趋势
• 1.2.5 印刷图像在线检测方法与系统实现的主要研究内容及关键问题
• 1.3 本文的主要工作及结构
• 2 印刷图像在线检测系统总体方案设计
• 2.1 检测系统的输入输出与图像数据传输方法
• 2.1.1 检测系统的输入输出
• 2.1.2 基于TCP/IP 协议的数据通讯与图像数据传输方法
• 2.2 图像处理系统结构与算法整体设计方案
• 2.2.1 基于服务器/客户端的分布式处理系统结构
• 2.2.2 检测系统的性能要求及算法整体设计方案
• 2.3 本章小结
• 3 印刷图像的预处理算法
• 3.1 印刷图像的数字化与采集质量评判标准的建立
• 3.1.1 印刷图像的数字化
• 3.1.2 印刷图像采集质量评判标准的建立
• 3.2 彩色印刷图像的灰度化处理
• 3.2.1 24 位真彩色位图图像直接灰值化方法
• 3.2.2 24 位真彩色位图图像的间接灰值化方法
• 3.2.3 24 位真彩色位图图像的分通道灰度化处理方法
• 3.3 灰度图像的对比度增强
• 3.3.1 直方图均衡
• 3.3.2 灰度变换
• 3.4 灰度图像的最佳阈值分割
• 3.5 实时印刷图像运动模糊的消除方法
• 3.5.1 运动模糊的产生原因
• 3.5.2 运动模糊的常用消除方法
• 3.6 本章小结
• 4 印刷图像的配准与匹配算法
• 4.1 印刷质量在线检测对图像配准的要求
• 4.1.1 影响印刷品图像配准的因素
• 4.1.2 对印刷图像配准的几点要求
• 4.2 印刷图像配准的特征空间选择与特征提取
• 4.2.1 特征空间的选择
• 4.2.2 配准特征的提取
• 4.3 基于特征子空间的小邻域搜索图像配准算法
• 4.3.1 相似性测度的选择
• 4.3.2 搜索空间和策略的选择
• 4.4 基于动态基准的双向差影匹配算法
• 4.4.1 差影、正差、负差、绝对值差影
• 4.4.2 基于差影算法的印刷图像缺陷图像提取
• 4.5 本章小节
• 5 目标提取与分类识别算法
• 5.1 基于投影直方图的印刷号码区域分割
• 5.2 缺陷提取与聚类算法
• 5.2.1 基于广度优先搜索策略的缺陷簇提取
• 5.2.2 基于广度优先和深度优先相结合搜索策略的缺陷块搜索与聚类
• 5.3 改进的BP 算法及其在号码识别和缺陷分类中的应用
• 5.3.1 神经网络模型的构建
• 5.3.2 BP 算法的改进
• 5.3.3 改进的BP 算法在印刷号码识别中的应用
• 5.3.4 改进的BP 算法在印刷缺陷自动分类中的应用
• 5.4 本章小节
• 6 系统实现与应用
• 6.1 图像采集装置设计
• 6.1.1 相机、镜头、图像采集卡的功能与选择
• 6.1.2 照明系统设计与光路分析
• 6.1.3 工业相机多自由度调整机构设计
• 6.2 印刷图像在线检测系统开发与应用实例
• 6.2.1 检测对象与检测要求
• 6.2.2 检测系统硬件方案设计
• 6.2.3 检测系统软件方案设计
• 6.2.4 印刷图像在线检测系统软件功能及实现
• 6.3 本章小节
• 7 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读博士学位期间发表论文及成果
• 一、攻读博士学位期间发表论文目录
• 二、专利与软件成果
• 附件