專利名稱：基于圖像處理的涂膠路徑控制方法
技術領域：
本發明涉及皮革涂膠路徑控制技術領域，更具體地涉及一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法。
背景技術：
在制鞋業的涂膠生產中，我國目前主要由手工完成，因此，對涂膠路徑的控制主要采用粗略地手動調整。采用這種方法控制涂膠路徑難以保證涂膠路徑的美觀性，且也難以保證涂膠的均勻性，且工作效率也較低。為了提高工作效率以及保證涂膠路徑的美觀性和涂膠的均勻性，也可采用示教智能控制的方法來控制涂膠路徑工作人員通過對涂膠路徑 進行示教，得出涂膠路徑，再采用控制器來控制涂膠路徑。但是，采用示教智能控制的方法來控制涂膠路徑存在以下缺陷(1)對涂膠路徑進行示教的過程比較繁瑣、費時，且對工作人員要求較高；(2)當需要對另一種鞋樣進行涂膠時，就需要工作人員對其涂膠路徑進行重新示教。因此，有必要提供一種改進的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法來克服上述缺陷。

發明內容
本發明的目的是提供一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，無需工作人員對不同的鞋樣涂膠路徑進行反復示教，操作簡單，且能大大地提高工作效率。為實現上述目的，本發明提供了一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，包括如下步驟(I)采集鞋幫或鞋底的原始圖像；(2)對所述原始圖像進行圖像增強、形態學處理、濾波以及圖像分割以提取所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標；(3)采用數據處理算法對所述軌跡點坐標進行離散處理；(4)將經離散處理后的所述軌跡點坐標傳送至中央處理器進行處理以轉換成電機的脈沖坐標序列；(5)將所述脈沖坐標序列傳送至位置控制器以控制涂膠膠嘴的運動路徑。與現有技術相比，由于本發明基于圖像處理的涂膠路徑控制方法是通過所采集的鞋底或鞋幫的原始圖像并對其進行處理以提取邊緣輪廓的軌跡點坐標，再對軌跡點坐標進行處理以轉換成電極的脈沖坐標序列，最后將脈沖坐標序列送至控制器以實現對涂膠膠嘴運動路徑的控制，無需工作人員對不同的鞋樣涂膠路徑進行反復示教，操作簡單，且大大地提高了工作效率。所述步驟(2 )具體包括(21)對所述原始圖像進行二值閥值化處理得到帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像；
(22)對所述二值灰度圖像進行圖像漏洞填充；(23)對填充后的圖像的邊緣進行除雜質處理；(24)對進行除雜質處理后的圖像進行直方圖均衡處理；(25)采用二值圖像跟蹤算法對進行直方圖均衡化處理后的圖像進行軌跡提取以獲得所述原始圖像的軌跡點坐標。 具體地,所述步驟(21)具體包括(211)提取所述原始圖像的各個像素值以組成一個數組；(212)設定一個閥值；(213)判斷數組中的所述像素值高于或低于所述閥值；(214)若所述像素值高于所述閥值，則以紅色像素顯示，若所述像素值低于所述閥值，則以黑色像素顯示，得到紅黑的、帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像，且所述孔洞位于紅色區域內、所述雜質位于黑色區域內。具體地,所述步驟(22)具體包括(221)采用cvFloodFill函數將步驟(214)中的所述二值灰度圖像用白色填充，得到孔洞為黑色的孔洞圖；(222)將所述步驟(221)中的孔洞圖進行二值反轉，得到孔洞為白色的新孔洞圖；(223)采用cvAdd函數將步驟(222)和(214)中的圖像進行相加以填充孔洞,得到無孔洞的紅黑的二值灰度圖像。具體地,所述步驟(23)具體包括(231)調用膨脹函數對步驟(223)中得到的無孔洞的紅黑的二值灰度圖像進行膨脹處理；(232)調用侵蝕函數對膨脹后的二值灰度圖像進行侵蝕處理以去除所述雜質。具體地,所述步驟(24)具體包括(241)獲取步驟(232)中進行侵蝕處理后的二值灰度圖像及其高度、寬度特征，并將侵蝕處理后的所述二值灰度圖像作為源圖像；(242)暫時分配內存，備份所述源圖像，并將所述源圖像初始化為0 ;(243)調用灰度直方圖統計函數以獲取所述源圖像的灰度分布的概率密度；(244)對所述源圖像的灰度分布進行直方圖均衡化處理；(245)逐個掃描所述源圖像中的像素點，并將所述步驟(244)中直方圖均衡化后的結果寫到所述源圖像的當前像素點所對應的目標圖像中，以生成所述目標圖像；(246)將所述目標圖像復制到源圖像中以覆蓋所述源圖像而得到新的源圖像。具體地,所述步驟(25)具體包括(251)在經直方圖均衡化處理后的圖像中尋找初始邊界點，記為0，其中所述初始邊界點0的右、右上、上、左上四個鄰點中至少有一個邊界點，記為B ；(252)定義像素值為0的點為黑點，從所述邊界點B開始進行搜索以尋找第一個黑點，并把所述第一個黑點記為新的邊界點C ；(253)將步驟(252)中找到所述新的邊界點C時的搜索方向逆時針旋轉90度，重復步驟(252)以尋找第二個黑點；(254)重復步驟(252)和(253)直至返回初始邊界點0為止，將所尋找到的全部黑點連接起來以構成所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡，各個黑點的坐標即為所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標。8.如權利要求7所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(251)具體包括按照從上到下、從左到右的順序進行搜索，找到的所述初始邊界點位于左下方。具體地,所述步驟(252)具體包括從所述邊界點B開始,定義初始搜索方向為左上方，判斷所述左上方的點是否為黑點，若是，則認定所述左上方的點為第一個黑點，并將其作為新的邊界點C ;若不是，則將初始搜索方向順時針旋轉45度后再進行搜索，不斷重復地將搜索方向順時針旋轉45度直至尋找到所述第一個黑點為止。具體地，所述步驟(3)中的數據處理算法具體為把一維坐標點(X，Y)數據離散成單個點X、Y，再按10:1的抽樣比例對經離散后的數據進行抽樣處理。通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明·的實施例。


圖I為本發明基于圖像處理的涂膠路徑控制方法的原理圖。圖2為本發明基于圖像處理的涂膠路徑控制方法的流程圖。圖3為圖2所示步驟(2)的具體流程圖。圖4為圖3所示步驟(21)的具體流程圖。圖4a為圖4 二值閥值化原理圖。圖4b為圖4 二值閥值化前后對比圖。圖5為圖3所示步驟(22)的具體流程圖。圖5a為圖5進行圖像漏洞填充前后對比圖。圖6為圖3所示步驟(23)的具體流程圖。圖6a為圖6進行雜質處理前后對比圖。圖7為圖3所示步驟(24)的具體流程圖。圖7a為圖7所示步驟(24)進行直方圖均衡處理前后對比圖。圖8為圖3所示步驟25)的具體流程圖。圖8a為圖8 二值圖像跟蹤算法的原理示意圖。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如上所述，本發明提供了一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，由于所述基于圖像處理的涂膠路徑控制方法是通過所采集的鞋底或鞋幫的原始圖像并對其進行處理以提取邊緣輪廓的軌跡點坐標，再對軌跡點坐標進行處理以轉換成電極的脈沖坐標序列，最后將脈沖坐標序列送至控制器以實現對涂膠膠嘴運動路徑的控制，無需工作人員對不同的鞋樣涂膠路徑進行反復示教，操作簡單，且大大地提高了工作效率。請參考圖1，本發明基于圖像處理的涂膠控制方法的原理是通過C⑶等圖像采集設備采集鞋幫或鞋底的原始圖像，對所述圖像進行處理以提取所述原始圖像邊緣輪廓的軌跡點坐標，經過數據處理算法離散數據，然后經過CPU等中央處理器對經離散后的數據進行處理以轉換成電機的脈沖坐標序列，最后將脈沖坐標序列傳送至位置控制器以實現對涂膠膠嘴運動路徑的控制。需要注意的是，在圖I中，所述位置控制器部分包括運動控制卡、三個驅動器以及三個電機，而涂膠膠嘴包括左、右兩個。其中一個電機用于控制左右兩個膠嘴X方向的進給，另外兩個電機分別控制左、右兩個涂膠膠嘴Y反向的進給。具體地，如圖2所示，所述鞋樣設計方法包括如下步驟(I)采集鞋幫或鞋底的原始圖像；(2)對所述原始圖像進行圖像增強、形態學處理、濾波以及圖像分割以提取所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標；(3)采用數據處理算法對所述軌跡點坐標進行離散處理；
( 4 )將經離散處理后的所述軌跡點坐標傳送至中央處理器進行處理以轉換成電機的脈沖坐標序列；(5)將所述脈沖坐標序列傳送至位置控制器以控制涂膠膠嘴的運動路徑。需要注意的是，所述步驟(3)中的數據處理算法具體為把一維坐標點(X，Y)數據離散成單個點X、Y，再按10:1的抽樣比例對經離散后的數據進行抽樣處理。采用這樣的數據處理方法，可以在不影響原始圖像的輪廓的前提下，減輕處理器處理數據的負擔，大大地提升了所述處理器處理數據的速度。具體地,如圖3所示,所述步驟(2)具體包括(21)對所述原始圖像進行二值閥值化處理得到帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像；(22)對所述二值灰度圖像進行圖像漏洞填充；(23)對填充后的圖像的邊緣進行除雜質處理；(24)對進行除雜質處理后的圖像進行直方圖均衡處理；(25)采用二值圖像跟蹤算法對進行直方圖均衡處理化后的圖像進行軌跡提取以獲得所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標。請參考圖4至圖4b，步驟(21)對所述原始圖像進行二值閥值化處理的基本思想是給定一個數組或一個閥值，根據數組中的每個像素值高于或低于所述閥值而做一些處理，其處理的結果是得到一個二進制圖像(請參考圖4a所示的二值閥值化原理圖)。具體地，如圖4所示，所述步驟(21)具體包括(211)提取所述原始圖像的各個像素值以組成一個數組；(212)設定一個顏色閥值；(213)判斷數組中的所述像素值高于或低于所述閥值；(214)若所述像素值高于所述閥值，則以紅色像素顯示，若所述像素值低于所述閥值，則以黑色像素顯示，得到紅黑的、帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像，且所述孔洞位于紅色區域內、所述雜質位于黑色區域內(如圖4b所示)。再請參考圖5至圖5a,所述步驟(22)具體包括(221)采用cvFloodFill函數將步驟(214)中的所述二值灰度圖像用白色填充，得到孔洞為黑色的孔洞圖；(222)將所述步驟(221)中的孔洞圖進行二值反轉，得到孔洞為白色的新孔洞(223 )采用cvAdd函數將步驟(221)和(222 )中的圖像進行相加以填充孔洞，得到無孔洞的紅黑的二值灰度圖像(如圖5a所示)。具體地,如圖6及圖6a所示,所述步驟(23)具體包括(231)調用膨脹函數對步驟(223)中得到的無孔洞的紅黑的二值灰度圖像進行膨脹處理；(232)調用侵蝕函數對膨脹后的二值灰度圖像進行侵蝕處理得到無雜質的二值灰度圖像(如圖6a所示)。需要注意的是，膨脹處理及侵蝕處理的原理如下膨脹是形態學中的一種基本運算。它是對二值化后的圖像邊界點進行擴充，將與圖像接觸的所有背景點合并到該圖像中，使其邊界向外部擴張的過程。 設X為目標圖像，B為結構元素，則目標圖像X被結構元素B膨脹的數學表達式為 X @ B = (v|( g')x其中，x表示集合平移的位移量， 是膨脹運算的運算符。先對結構元素B做關于其原點的反射得到反射集合Bv，然后在目標圖像X上將Bv平移X，則那些Bv平移后與目標圖像X至少有一個非零公共元素相交時，對應的原點位置所組成的集合就是膨脹運算的結果。侵蝕是另一種形態學運算，其作用是消除圖像邊界點，使邊界向內部收縮的過程，可以把小于結構元素的像素點去除掉。設X為目標圖像，B為結構元素，則目標圖像X被結構元素B侵蝕的數學表達式為Xm = {x|(5)x C x]當在目標圖像中找到一個與結構元素相同的子圖像時，就把該子圖像中與結構元素的原點位置對應的那個像素位置標注出來，目標圖像上被標注出來的所有像素組成的集合，即為侵蝕運算的結構。再請參考圖7及圖7a,所述步驟(24)具體包括(241)獲取步驟(232)中進行侵蝕處理后的二值灰度圖像及其高度、寬度特征，并將侵蝕處理后的所述二值灰度圖像作為源圖像，所述源圖像為紅黑圖像；(242)暫時分配內存，備份所述源圖像，并將所述源圖像初始化為0 ;(243)調用灰度直方圖統計函數以獲取所述源圖像的灰度分布的概率密度；(244)對所述源圖像的灰度分布進行直方圖均衡化處理；(245)逐個掃描所述源圖像中的像素點，并將所述步驟(244)中直方圖均衡化后的結果寫到所述源圖像的當前像素點所對應的目標圖像中，以生成所述目標圖像；(246)將所述目標圖像復制到源圖像中以覆蓋所述源圖像而得到新的源圖像，所述新的源圖像為黑白圖像(如圖7a所示)。需要注意的是，直方圖均衡的基本思想是對原始圖像中的像素灰度做某種映射變換，使變換后的圖像的灰度的概率密度均勻分布，即變換后的圖像是一幅灰度級均勻分布的圖像。最后，請參考圖8及圖8a,所述步驟(25)具體包括(251)在經直方圖均衡化處理后的圖像中尋找初始邊界點，記為0，其方法具體為按照從上到下、從左到右的順序進行搜索，則找到的所述初始邊界點必定位于整個圖像的左下方，其中所述初始邊界點O的右、右上、上、左上四個鄰點中至少有一個邊界點，記為B ；(252)定義像素值為0的點為黑點，從所述邊界點B開始，定義初始搜索方向為左上方，判斷所述左上方的點是否為黑點，若是，則認定所述左上方的點為第一個黑點，并將其作為新的邊界點C ;若不是，則將初始搜索方向順時針旋轉45度后再進行搜索，不斷重復地將搜索方向順時針旋轉45度直至尋找到所述第一個黑點為止；(253)將步驟(252)中找到所述新的邊界點C時的搜索方向逆時針旋轉90度，重復步驟(252)以尋找第二個黑點；(254)重復步驟(252)和(253)直至返回初始邊界點0為止，將所尋找到的全部黑點連接起來以構成所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡，各個黑點的坐標即為所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標。以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。權利要求
1.一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)采集鞋幫或鞋底的原始圖像； (2)對所述原始圖像進行圖像增強、形態學處理、濾波以及圖像分割以提取所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標； (3)采用數據處理算法對所述軌跡點坐標進行離散處理； (4)將經離散處理后的所述軌跡點坐標傳送至中央處理器進行處理以轉換成電機的脈沖坐標序列； (5)將所述脈沖坐標序列傳送至位置控制器以控制涂膠膠嘴的運動路徑。
2.如權利要求I所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(2) 具體包括 (21)對所述原始圖像進行二值閥值化處理得到帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像； (22)對所述二值灰度圖像進行圖像漏洞填充； (23)對填充后的圖像的邊緣進行除雜質處理； (24)對進行除雜質處理后的圖像進行直方圖均衡處理； (25)采用二值圖像跟蹤算法對進行直方圖均衡化處理后的圖像進行軌跡提取以獲得所述原始圖像的軌跡點坐標。
3.如權利要求2所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(21)具體包括 (211)提取所述原始圖像的各個像素值以組成一個數組； (212)設定一個閥值； (213)判斷數組中的所述像素值高于或低于所述閥值； (214)若所述像素值高于所述閥值，則以紅色像素顯示，若所述像素值低于所述閥值，則以黑色像素顯示，得到紅黑的、帶孔洞的、帶雜質的二值灰度圖像，且所述孔洞位于紅色區域內、所述雜質位于黑色區域內。
4.如權利要求3所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(22)具體包括 (221)采用cvFloodFill函數將步驟(214)中的所述二值灰度圖像用白色填充，得到孔洞為黑色的孔洞圖； (222)將所述步驟(221)中的孔洞圖進行二值反轉，得到孔洞為白色的新孔洞圖； (223)采用cvAdd函數將步驟(222)和(214)中的圖像進行相加以填充孔洞，得到無孔洞的紅黑的二值灰度圖像。
5.如權利要求4所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(23)具體包括 (231)調用膨脹函數對步驟(223)中得到的無孔洞的紅黑的二值灰度圖像進行膨脹處理； (232)調用侵蝕函數對膨脹后的二值灰度圖像進行侵蝕處理以去除所述雜質。
6.如權利要求5所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(24)具體包括 (241)獲取步驟(232)中進行侵蝕處理后的二值灰度圖像及其高度、寬度特征，并將侵蝕處理后的所述二值灰度圖像作為源圖像； (242)暫時分配內存，備份所述源圖像，并將所述源圖像初始化為O; (243)調用灰度直方圖統計函數以獲取所述源圖像的灰度分布的概率密度； (244)對所述源圖像的灰度分布進行直方圖均衡化處理； (245)逐個掃描所述源圖像中的像素點，并將所述步驟(244)中直方圖均衡化后的結果寫到所述源圖像的當前像素點所對應的目標圖像中，以生成所述目標圖像； (246)將所述目標圖像復制到源圖像中以覆蓋所述源圖像而得到新的源圖像。
7.如權利要求6所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(25)具體包括 (251)在經直方圖均衡化處理后的圖像中尋找初始邊界點，記為O，其中所述初始邊界點O的右、右上、上、左上四個鄰點中至少有一個邊界點，記為B ； (252)從所述邊界點B開始進行搜索以尋找第一個黑點，并把所述第一個黑點記為新的邊界點C ； (253)將步驟(252)中找到所述新的邊界點C時的搜索方向逆時針旋轉90度，重復步驟(252)以尋找第二個黑點； (254)重復步驟(252)和(253)直至返回初始邊界點O為止，將所尋找到的全部黑點連接起來以構成所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡，各個黑點的坐標即為所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標。
8.如權利要求7所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(251)具體包括按照從上到下、從左到右的順序進行搜索，找到的所述初始邊界點位于左下方。
9.如權利要求7所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(252)具體包括定義像素值為0的點為黑點，從所述邊界點B開始,定義初始搜索方向為左上方，判斷所述左上方的點是否為黑點，若是，則認定所述左上方的點為第一個黑點，并將其作為新的邊界點C ;若不是，則將初始搜索方向順時針旋轉45度后再進行搜索，不斷重復地將搜索方向順時針旋轉45度直至尋找到所述第一個黑點為止。
10.如權利要求1-9任一項所述的基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中的數據處理算法具體為把一維坐標點(X，Y)數據離散成單個點X、Y，再按10:1的抽樣比例對經離散后的數據進行抽樣處理。
全文摘要
本發明公開了一種基于圖像處理的涂膠路徑控制方法，包括如下步驟(1)采集鞋幫或鞋底的原始圖像；(2)對所述原始圖像進行圖像增強、形態學處理、濾波以及圖像分割以提取所述原始圖像的邊緣輪廓的軌跡點坐標；(3)采用數據處理算法對所述軌跡點坐標進行離散處理；(4)將經離散處理后的所述軌跡點坐標傳送至中央處理器進行處理以轉換成電機的脈沖坐標序列；(5)將所述脈沖坐標序列傳送至位置控制器以控制涂膠膠嘴的運動路徑。與現有技術相比，本發明基于圖像處理的涂膠路徑控制方法無需工作人員對不同的鞋樣涂膠路徑進行反復示教，操作簡單，且大大地提高了工作效率。
文檔編號A43D25/18GK102742977SQ201210226040
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者張海鷹, 李龍根, 舒雨鋒 申請人:東莞職業技術學院