本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其是涉及自動計數(shù)系統(tǒng)中的基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法。

背景技術：

隨著工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平逐漸提高，自動計數(shù)系統(tǒng)在食品、藥品和農(nóng)業(yè)等行業(yè)中的使用也越來越廣泛。自動計數(shù)系統(tǒng)能提供準確的計數(shù)，以便根據(jù)預設計數(shù)對物料進行打包，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

目前市場上使用的自動計數(shù)系統(tǒng)，大多使用激光計數(shù)的方法，該方法成本高，使用上也有諸多限制。而其它少數(shù)使用計算機視覺的方法則使用線陣相機。這種方法成本也較高，計數(shù)準確率不高。因而需要一種新的基于面陣相機的智能計數(shù)技術，以降低使用成本，提高計數(shù)的準確率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法。能夠提高自動計數(shù)系統(tǒng)的使用成本和計數(shù)的準確率。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出以下計數(shù)方案：

一種基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法，該方法使用一套光源和相機，物料在光源和相機之間從上方下落，攝像頭實時拍攝物料下落過程，所述方法包括步驟：

1）固定相機和光源位置，使相機能夠拍攝到整個光源區(qū)域；

2）在物料下落之前，記錄當前拍攝的光源圖像，并將該圖像轉換為灰度圖并進行二值化，光源區(qū)域二值化為白色，其余則為黑色；

3）在物料下落階段，對每一幀圖像均轉換為灰度圖并進行二值化處理，光源區(qū)域為白色，物料區(qū)域為黑色；

4）通過設定噪聲系數(shù)，判斷噪聲或者雜質，排除噪聲或者雜質帶來的干擾；

5）通過判斷當前物料區(qū)域是否與光源頂部重疊，確定該物料為有效物料，否則為無效物料；記錄該幀圖像中的所有有效物料的面積和上下左右點位置信息；

6）根據(jù)前一幀記和當前幀記錄的有效物料的上下左右點位置信息，判斷物料位置關系，更新計數(shù)；

7）根據(jù)物料面積與標準物料面積的比值，判斷物料重疊的關系，更新計數(shù)。

所述步驟4）中，判斷噪聲或者雜質的具體方法是：設實際觀察到最大雜質的面積為p，標準物料面積為s，當前物料大小為m，nr為噪聲系數(shù)，nr=p/s，當m/s≤nr時，則認為該物料為噪聲或者雜質。

所述步驟5）中，判斷當前物料為有效物料方法為：若m/s＞nr，判斷當前物料區(qū)域與光源頂部重疊，則認為該物料為有效物料，并記錄下來；否則為無效物料，丟棄。

所述步驟6）中，所述判斷物料位置關系，更新計數(shù)的方法具體為：設前一幀記錄的有效物料集合為a，當前幀記錄的有效物料集合為b，設物料a為集合a中任一物料，b為集合b中任一物料，比較a和b的位置關系：如果a在b的正上方，則說明a落到了b的位置，計數(shù)不變；如果a在b的正下方，說明a已落下，更新計數(shù)；如果無法在集合b中找到位置在a正上方或正下方的物料，說明a已落下，更新計數(shù)。

所述步驟7）中，根據(jù)物料重疊的關系，更新計數(shù)的方法具體為：

當物料面積m=s時，我們認為該物料為1個物料，沒有與其它物料重疊，計數(shù)加1；

當m/s＞1時，可以認為物料有重疊，進一步判定；

將m/s的比值劃分為r1，r2，r3，…，rn個區(qū)間，并設定2＞r1＞1，3＞r2＞2，4＞r3＞3，…，n+1＞rn＞n，若m/s＜r1，則計數(shù)加1;若r1≤m/s＜r2，則計數(shù)加2；若r2≤m/s＜r3，則計數(shù)加3，以此類推,若rn+1＞m/s＜rn則計數(shù)加。

本發(fā)明的基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法新穎，準確率高，設備操作簡單，成本低。

附圖說明

圖1是基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法應用場景圖；

圖2是基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法流程圖；

圖3是光源區(qū)域示意圖；

圖4是有效物料示意圖；

圖5是前一幀有效物料示意圖；

圖6是當前幀有效物料示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。

本發(fā)明提出一種基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法，需要讓物料從攝像頭和光源中間穿過，攝像頭實時拍攝物料下落過程，其應用場景如圖1所示。

如圖2所示，本發(fā)明提出的基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法包括兩大步驟：

s01,有效物料統(tǒng)計階段，統(tǒng)計處于光源頂部的有效物料數(shù)，記錄物料大小和位置等相關信息。

s02,物料下落判斷階段，比較當前幀和上一幀統(tǒng)計的有效物料的位置信息，以判斷該物料是否已經(jīng)落到光源頂部下方，并比較物料大小和標準大小來更新計數(shù)。

下面結合附圖分別對以上兩個階段進行詳細說明。

（1）有效物料統(tǒng)計階段

該階段作用是統(tǒng)計處于光源頂部的有效物料數(shù)，記錄物料大小和位置等相關信息。

a.在物料下落之前，記錄當前拍攝的光源圖像，并將該圖像轉換為灰度圖并進行二值化，光源區(qū)域二值化為白色，其余則為黑色。白色區(qū)域的頂部位置即為光源頂部，記為ltop，如圖3所示。

b.在物料下落階段，對每一幀圖像均轉換為灰度圖并進行二值化處理，光源區(qū)域為白色，物料區(qū)域為黑色。假設標準物料大小為s，噪聲系數(shù)為nr，即當檢測到物料大小小于s^*nr，則認為該物料為無效物料。為了便于說明，我們這里選擇nr=0.1。假設當前物料大小為m，判斷當前物料區(qū)域是否與光源頂部ltop重疊，若重疊且m/s＞nr，則認為該物料為有效物料，并記錄下來；否則為無效物料，丟棄。記錄該幀圖像中的所有有效物料的面積和上下左右點位置信息。如圖4所示，其中物料1，2，3為有效物料，物料4和5為無效物料。

（2）物料下落判斷階段

比較當前幀和上一幀統(tǒng)計的有效物料的位置信息，以判斷該物料是否已經(jīng)落到光源頂部下方，并比較物料大小和標準大小來更新計數(shù)。

a.假設前一幀記錄的有效物料集合為a，當前幀記錄的有效物料集合為b。其中物料a為集合a中任一物料，如圖5。b為集合b中任一物料，如圖6。比較a和b的位置關系。如果a在b的正上方，則說明a落到了b的位置，計數(shù)不變；如果a在b的正下方，說明a已落下，更新計數(shù)；如果無法在集合b中找到位置在a正上方或正下方的物料，說明a已落下，更新計數(shù)。

b.根據(jù)物料大小來更新計數(shù)。設定物料大小m與標準大小s的比值與計數(shù)之間的關系。若m/s＜r1，則計數(shù)加1；若r1≤m/s＜r2，則計數(shù)加2；若r2≤m/s＜r3，則計數(shù)加3。為了便于說明，設定r1=1.5，r2=2.5，r3=3.5，以此類推。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明是一種基于計算機視覺技術的智能物料計數(shù)方法，該方法包括步驟：1）固定相機和光源位置，拍攝到整個光源區(qū)域；2）在物料下落之前，記錄當前拍攝的光源圖像，轉換為灰度圖并進行二值化；3）在物料下落階段，每一幀圖像轉換為灰度圖并進行二值化處理；4）通過設定噪聲系數(shù)，判斷噪聲或者雜質；5）判斷當前物料區(qū)域是否與光源頂部重疊，確定有效物料；記錄有效物料面積和上下左右點位置信息；6）根據(jù)前一幀記和當前幀記錄的有效物料的上下左右點位置信息，判斷物料位置關系，更新計數(shù)；7）根據(jù)物料面積與標準物料面積的比值，判斷物料重疊的關系，更新計數(shù)。本發(fā)明的智能物料計數(shù)方法新穎，準確率高，設備操作簡單，成本低。

技術研發(fā)人員：鄧秋平;劉劍
受保護的技術使用者：凌美芯（北京）科技有限責任公司
技術研發(fā)日：2017.04.19
技術公布日：2017.08.29