(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211303137.5 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 王俊茹　王宏鹏　 (74)专利代理 机构 浙江侨悦专利代理有限公司 33470 专利代理师 居延娟 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 3/60(2006.01) G06T 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于逆投影变换的纱筒 纱线余量检测方法， 属于图像处理技术领域， 包 括： 通过相机获取纱筒 图像； 并根据变换矩阵对 纱筒图像进行逆投影变换； 对逆投影变换后的纱 筒图像进行纱筒边缘轮廓滤波； 对纱筒的内外筒 轮廓边缘进行提取， 采用双端点贝塞尔曲线拟 合， 补齐边缘缺失的部分； 计算内外筒区域的几 何特征， 判断初始逆投影变换的效果； 对初始变 换效果不满足预设要求的纱筒图像设置补偿矩 阵； 根据修正后的补偿矩阵对初始 变换后的图像 再次进行逆投影变换， 通过考虑角度信息的椭圆 极坐标变换模 型， 将圆形纱筒区域展开为矩阵区 域； 根据纱线余量计算准则计算出纱筒上的纱线 的余量。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115511872 A 2022.12.23 CN 115511872 A 1.一种基于逆投影 变换的纱筒纱线余 量检测方法， 其特 征在于， 包括： S101： 通过相机获取纱筒图像， 每张所述 纱筒图像上包括四个待检测纱筒； S102： 测量每个纱筒与所述相机的空间位置关系， 根据三点投影模型计算初始变换矩 阵， 并根据所述变换矩阵对所述 纱筒图像进行逆投影 变换； S103： 对逆投影变换后的纱筒图像进行纱筒边缘轮廓滤波， 通过高频增 强保留边缘信 息， 通过直方图均衡增强对比度； S104： 通过Ostu算法在图像上分割出纱筒区域， 对所述纱筒 的内外筒轮廓边缘进行提 取， 采用双端点贝塞尔曲线拟合， 并通过最小二乘修正拟合过程中的预测曲率， 补齐边缘缺 失的部分； S105： 计算内外筒区域的几何特征， 根据所述几何特征中的角度信息计算内外筒两个 方向上的四个宽度差， 以所述几何特征以及四个所述宽度差为依据， 判断初始逆投影变换 的效果； S106： 对初始变换效果不满足预设要求的纱筒图像设置补偿矩阵， 根据所述补偿矩阵 的元素变换特性以及四个所述宽度差的数量关系迭代修 正所述补偿矩阵； S107： 根据修正后的所述补偿矩阵对初始变换后的图像再次进行逆投影变换， 对二次 逆投影变换后的图像通过考虑角度信息的椭圆极坐标变换模型， 将圆形纱筒区域展开为矩 阵区域； S108： 对展开后的矩形纱筒区域进行图像分割， 分割出纱线区域， 根据纱线余量计算准 则计算出纱筒上的纱线的余 量。 2.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述 初始变换矩阵由轴平移矩阵、 射影矩阵及旋转矩阵相乘得到， 对应轴位移量及轴旋转角度 由相机与纱筒空间位置关系确定， 初始变换矩阵T为： 其中， M1、 M4分别是图像绕Z、 Y轴旋 转θ、 度的旋转矩阵， M2为平移矩阵， 即图像分别沿X、 Y、 Z轴方向平 移l、 m、 n个单位， M3为射影矩阵； 其中， B、 T分别是纱筒区域 最小外接矩形的长度、 宽度。 3.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述 纱筒边缘轮廓滤波中， 高频增强的滤波准则为： GrayValue＝round( (127‑mean)·Factor+origval) 其中， GrayValue为滤波后像素灰度值， round为取整运算， mean为图像整体灰度均值， Factor为灰度增益因子， 一般取0.5， origval 为该像素原 始灰度值。 4.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115511872 A 2S104， 具体包括： S1041： 对已知轮廓获取轮廓起始点以及轮廓上两个控制点， 进行三次贝塞尔曲线拟 合； S1042： 对已知的弧形轮廓进行分段， 收集 不同分段的曲率变化 率； S1043： 根据两个断点附近的弧形轮廓曲率变化 率对已知轮廓进行曲率变化 率的检索； S1044： 根据变化 规律在两个断点处同时进行轮廓预测； S1045： 最后对两个预测轮廓进行最小二乘修正， 修正拟合过程中的预测曲率， 补齐边 缘缺失的部分。 5.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 内外 筒的所述几何特 征包括内筒区域的圆度、 外筒区域的圆度、 方向以及面积。 6.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述 补偿矩阵P为三维矩阵， 所述补偿矩阵根据图像投影变换效果分为四部分， a11、 a12为缩放因 子， a21、 a22为剪切因子， a31、 a32为X、 Y轴方向位移量， a13、 a23决定图像消失点。 7.根据权利要求6所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 内外 筒在区域 方向上的宽度差从左至右记为D1、 D2， 区域角度垂直方向上的宽度差从左至右记为 D3、 D4， 所述S10 6具体为： 在D1<D2且D4<D3时， 降低a13的同时增大a23进行进一步的矫正， 以此循环迭代， 在两个方 向上四个宽度差相同且内外筒圆度达 到1的情况 下， 完成矫 正。 8.根据权利要求7所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述 迭代约束条件为： C1||C2>0.96 其中C1、 C2分别是内筒、 外筒圆度值， σ 为内外筒四个宽度差的方差值， σThreshold为系统 设定阈值。 9.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所述 考虑角度信息的椭圆极坐标变换模型为： X＝(cosθ cosα +si nθ sinα ) Y＝(sinθ cosα‑cosθ sinα ) 其中， α为椭圆旋转角度， X、 Y为直角坐标系下的椭圆模型变量， a、 b为直角坐标系下的 模型常量， r、 θ 为极坐标 下的椭圆模型变量。 10.根据权利要求1所述的基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测方法， 其特征在于， 所 述余量计算准则为： 设椭圆极坐标展开为L ×W的矩形， 计算纱线区域在矩形区域中的面积S， 再除以矩形长 度L， 得到纱线区域的有效宽度W， 得到纱筒的纱线余 量为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115511872 A 3