基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括依次連接的圖像采集裝置、圖像定位裝置和圖像處理裝置，圖像采集裝置采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，圖像處理裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。本發(fā)明所述系統(tǒng)和方法能夠全局定位，將目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像完全對(duì)準(zhǔn)，提高了圖像處理的準(zhǔn)確度和印版檢測(cè)精度。
【專利說明】基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于機(jī)器視覺技術(shù)的質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為實(shí)現(xiàn)人民幣可自由兌換遠(yuǎn)景目標(biāo)，保證其印品質(zhì)量是重要前提，而鈔券膠凹印原版及印版質(zhì)量是根本保證印品質(zhì)量的基礎(chǔ)，其中任何一項(xiàng)出現(xiàn)質(zhì)量問題，都會(huì)對(duì)印品質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。檢測(cè)的印版包括多種膠印原版、膠印印版、凹印原版、凹印印版等。檢測(cè)對(duì)象幅面大、檢測(cè)精度要求極高、檢測(cè)速度必須較快。
[0003]對(duì)各種印版進(jìn)行人工檢測(cè)的方式受人為主觀因素影響大，效率較低，出現(xiàn)漏檢的情況時(shí)有發(fā)生，隨著科技的發(fā)展以及人力成本的提高逐步出現(xiàn)了印版質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)來替代人工進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)是利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)采集的目標(biāo)圖像與標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行像素點(diǎn)比對(duì)和分析，其中，采集目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像通常采用相機(jī)拍攝的方式，盡管每次拍攝盡可能按照約定的位置，但因?yàn)闄C(jī)械誤差、電氣運(yùn)動(dòng)誤差、檢測(cè)對(duì)象擺放有微小角度、震動(dòng)等因素，每次拍攝的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像并不能100%地對(duì)準(zhǔn)。若目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像沒有對(duì)準(zhǔn)，則兩者進(jìn)行像素點(diǎn)比對(duì)會(huì)存在偏差，影響后續(xù)圖像處理結(jié)果，進(jìn)而影響印品質(zhì)量檢測(cè)精度。
[0004]目前已有的圖像定位方式有采用印版滾筒、控制器和檢測(cè)頭等部件構(gòu)成的定位印刷裝置進(jìn)行目標(biāo)圖像的定位，該定位方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位精度低；也有通過圖像匹配技術(shù)進(jìn)行定位和圖像處理的，這種定位方式都是采用單一固定的定位技術(shù)進(jìn)行圖像匹配定位，由于檢測(cè)的對(duì)象復(fù)雜多變，有的地方圖像密集，有的地方圖像稀疏，有的圖紋較粗，有的圖紋較細(xì)，采用單一圖像匹配定位技術(shù)無法針對(duì)所有檢測(cè)對(duì)象完成精確定位，使得圖像處理結(jié)果存在誤差，不能滿足對(duì)印版檢測(cè)精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)無法針對(duì)所有檢測(cè)對(duì)象精確定位進(jìn)而不能滿足對(duì)印版檢測(cè)精度的要求的問題，提供一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)，能夠全局定位，將目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像完全對(duì)準(zhǔn)，確保后續(xù)圖像處理的準(zhǔn)確度，提高了印版檢測(cè)精度。本發(fā)明還涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的圖像采集裝置、圖像定位裝置和圖像處理裝置，所述圖像采集裝置采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，所述圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，所述圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
[0008]所述圖像定位裝置在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像匹配處理。
[0009]所述圖像定位裝置根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理。
[0010]所述圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理。
[0011]所述圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，所述目標(biāo)圖像內(nèi)具有重復(fù)的特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
[0012]所述圖像定位裝置在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定不同的特征圖像和搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)分別進(jìn)行各特征圖像的全局匹配處理和/或大范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理和/或小范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
[0013]所述圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并在特征圖像匹配結(jié)果包含多個(gè)值時(shí)進(jìn)行規(guī)范化處理，按照灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)和處理得到特征圖像的偏移量。
[0014]一種基于多層次圖像定位的圖像處理方法，其特征在于，先采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，并根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，然后根據(jù)得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
[0015]在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定一個(gè)或多個(gè)特征圖像以及與所述特征圖像對(duì)應(yīng)的搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像匹配處理。
[0016]所述特征圖像匹配處理包括特征圖像的全局匹配處理和/或大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理和/或小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理；所述全局匹配處理是根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理；所述大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理；所述小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，所述目標(biāo)圖像內(nèi)具有重復(fù)的特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。[0017]在特征圖像匹配結(jié)果包含多個(gè)值時(shí)進(jìn)行規(guī)范化處理，按照灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)選取最優(yōu)定位結(jié)果，或綜合部分或全部定位結(jié)果作為最終定位結(jié)果。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0019]本發(fā)明涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)，設(shè)置依次連接的圖像采集裝置、圖像定位裝置和圖像處理裝置，圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并完成后續(xù)圖像處理。即圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的實(shí)際圖形情況來設(shè)定特征圖像和搜索范圍，并利用圖像匹配技術(shù)進(jìn)行特征圖像匹配，結(jié)合圖像處理裝置將匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確得到特征圖像偏移量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像完全對(duì)準(zhǔn)，為后續(xù)圖像處理提供了基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征動(dòng)態(tài)靈活設(shè)定特征圖像和搜索范圍，實(shí)現(xiàn)圖像的多層次全局定位，確保了圖像處理的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步提高了印版檢測(cè)精度，省去了現(xiàn)有定位方式所采用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的定位印刷裝置，更重要的是解決了現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)無法針對(duì)所有檢測(cè)對(duì)象精確定位進(jìn)而不能滿足對(duì)印版檢測(cè)精度的要求的問題。本發(fā)明所述系統(tǒng)即使在檢測(cè)對(duì)象的圖像密集疏密不均以及圖紋粗細(xì)不均等復(fù)雜多變的情況下，也能通過圖像定位裝置直接根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在該幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)定特征圖像和搜索范圍，采用圖像匹配技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像偏移量，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像定位，且可靠性高，能夠保證鈔券膠凹印原版及印版質(zhì)量，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)鈔券設(shè)計(jì)原版、印版生產(chǎn)的數(shù)據(jù)化及標(biāo)準(zhǔn)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0020]本發(fā)明還涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理方法，根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，然后根據(jù)得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，由此能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)圖像與標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的定位，即實(shí)現(xiàn)檢測(cè)對(duì)象的多層次全局定位，使得目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像完全對(duì)準(zhǔn)，適用于檢測(cè)對(duì)象圖像靈活多變的情況，再采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，提高了圖像處理的準(zhǔn)確度，進(jìn)一步提高了印版質(zhì)量檢測(cè)精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2a和圖2b分別是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像的第一種定位工作原理圖。
[0023]圖3a和圖3b分別是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像的第二種定位工作原理圖。
[0024]圖4a和圖4b分別是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的第三種定位工作原理圖。
[0025]圖5a和圖5b分別是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)的目標(biāo)圖像的第三種定位工作原理圖。[0026]圖6是本發(fā)明基于多層次圖像定位的圖像處理的方法的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0028]本發(fā)明涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)，用于對(duì)印版進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)時(shí)的圖像處理，該檢測(cè)對(duì)象可以是膠凹印原版、印版、膠片、印刷產(chǎn)品、電路板等。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括依次連接的圖像采集裝置、圖像定位裝置和圖像處理裝置，其中，將檢測(cè)對(duì)象平放在檢測(cè)平臺(tái)上，可以將圖像采集裝置設(shè)置在檢測(cè)平臺(tái)上空并在電氣裝置的驅(qū)動(dòng)在整版范圍內(nèi)下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中或定點(diǎn)采集高質(zhì)量圖像，圖像采集裝置采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理；圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)(如圖像對(duì)準(zhǔn)、逐點(diǎn)進(jìn)行象素值比較，當(dāng)然也可采用平滑處理和模糊處理等)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
[0029]本發(fā)明所述系統(tǒng)采用多層次全局定位技術(shù)，圖像采集裝置采集一幀目標(biāo)圖像后，先通過圖像定位裝置對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行定位，圖像處理裝置在處理某一幀圖像時(shí)利用其附近已成功定位的該幀目標(biāo)圖像的定位結(jié)果，進(jìn)行下一步的圖像模板學(xué)習(xí)或圖紋檢測(cè)等圖像處理。具體地，圖像定位裝置采用圖像匹配處理技術(shù)使用了三種工作方法:
[0030](1)第一種方法為全局匹配，即圖像定位裝置根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，將待定位的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的全部或大部分進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理。圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算基于顏色和/或梯度的圖像距離和/或相關(guān)匹配系數(shù)，取匹配結(jié)果最佳點(diǎn)的偏移量，或綜合多個(gè)方法計(jì)算得到的偏移量，得到特征圖像的偏移量，即可作為兩幅圖像的橫向和縱向偏移量。
[0031]具體實(shí)施例如圖2a和圖2b所示，圖2a為標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像，粗線框內(nèi)為大面積的特征圖像，即圖像定位裝置將標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的大部分設(shè)定為特征圖像；圖2b為待檢測(cè)和定位的目標(biāo)圖像，細(xì)線框?yàn)槠ヅ浣Y(jié)果。
[0032](2)第二種方法使用定位核(又稱特征圖像)進(jìn)行匹配，即圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，該定位核可以是自動(dòng)計(jì)算或者手動(dòng)指定，在待定位的目標(biāo)圖像中大范圍搜索定位核，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像的匹配處理。圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算基于顏色和/或梯度的圖像距離和/或相關(guān)匹配系數(shù)，取匹配結(jié)果最佳點(diǎn)的偏移量，或綜合多個(gè)方法計(jì)算得到的偏移量，得到本定位核的橫向和縱向偏移量。可以有多個(gè)定位核，再對(duì)多個(gè)定位核的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)選或綜合。
[0033]具體實(shí)施例如圖3a和圖3b所示，圖3a為標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像，粗線框內(nèi)為定位核(特征圖像)，包圍該粗線框的細(xì)線框?yàn)樗阉鞣秶?；圖3b為待檢測(cè)和定位的目標(biāo)圖像，細(xì)線框?yàn)槠ヅ浣Y(jié)果。
[0034](3)第三種方法使用局部定位核(又稱局部特征圖像)進(jìn)行匹配，即圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，該定位核可以是自動(dòng)計(jì)算或者手動(dòng)指定，在待定位的目標(biāo)圖像中小范圍搜索定位核，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像的局部匹配處理。圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算基于顏色和/或梯度的圖像距離和/或相關(guān)匹配系數(shù)，取匹配結(jié)果最佳點(diǎn)的偏移量，或綜合多個(gè)方法計(jì)算得到的偏移量，得到本局部定位核的橫向和縱向偏移量?？梢杂卸鄠€(gè)局部定位核，再對(duì)多個(gè)定位核的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)選或綜合。第三種方法與第二種方法的區(qū)別是前者搜索范圍小，適合具有重復(fù)的特征圖像的定位，須要借助相鄰圖像的定位結(jié)果(利用鄰近幀圖像的偏移量基本相同這個(gè)有利事實(shí))，或者使用其它技術(shù)方法得到的初步定位結(jié)果進(jìn)行精細(xì)定位。
[0035]借助相鄰圖像的定位結(jié)果的一種實(shí)施例如圖4a、4b、5a和5b所示。其中，圖4a和圖4b為鄰近位直米集拍攝的兩巾貞標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像，圖5a和5b為鄰近位直米集拍攝的兩巾貞待檢測(cè)的目標(biāo)圖像，分別與圖4a和4b相對(duì)應(yīng)。圖4b的粗線框內(nèi)為特征圖像，包圍該粗線框的細(xì)線框?yàn)樗阉鞣秶?，該幀圖像使用第二種方法(定位核匹配)進(jìn)行定位，圖4b所對(duì)應(yīng)幀的目標(biāo)圖像如圖5b所示。圖4a中的粗線框內(nèi)為局部定位核，包圍該粗線框的細(xì)線框?yàn)樗阉鞣秶?，可以看到搜索范圍很小，因?yàn)槎ㄎ缓藞D案在附近有重復(fù)，圖4a所對(duì)應(yīng)幀的目標(biāo)圖像如圖5a所示。在定位檢測(cè)中，可以先對(duì)圖5b進(jìn)行定位核匹配，匹配結(jié)果如圖5b的細(xì)線框所示；再對(duì)圖5a進(jìn)行局部定位核匹配，基于圖5b偏移量處理結(jié)果和圖4a定義的搜索范圍，可以得到圖5a的搜索范圍如該圖中較大線框所示，圖5a中較小的線框?yàn)槠ヅ浣Y(jié)果。
[0036]對(duì)于上述任何一種定位技術(shù)手段使用的某個(gè)特征圖像，在圖像定位裝置定位后，圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如果圖像處理裝置數(shù)據(jù)處理得到的結(jié)果包含多個(gè)值，比如顏色距離、顏色相關(guān)系數(shù)、梯度距離、梯度相關(guān)匹配系數(shù)等，則對(duì)它們進(jìn)行規(guī)范化處理，再按照如灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)等的權(quán)重系數(shù)計(jì)算加權(quán)和，作為本次匹配結(jié)果。
[0037]圖像定位裝置在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定不同的特征圖像和搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)分別進(jìn)行各特征圖像的全局匹配處理和/或大范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理和/或小范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。本發(fā)明所述系統(tǒng)可根據(jù)每一幀圖像(標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像)的灰度和/或梯度特征等情況配置相應(yīng)定位方式，或者說根據(jù)每一幀圖像中的各像素值大小情況選擇圖像定位裝置和圖像處理裝置的工作方式，可以單獨(dú)使用上述工作狀態(tài)中的某一種狀態(tài)，或者結(jié)合使用兩種或三種，對(duì)它們的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合和選擇。
[0038]該系統(tǒng)的圖像采集裝置優(yōu)選包括面陣相機(jī)和激光位移傳感器，該面陣相機(jī)可以是(XD相機(jī)或CMOS相機(jī)等，面陣相機(jī)對(duì)被測(cè)品進(jìn)行成像，并傳送到圖像處理裝置進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)圖紋的比對(duì)測(cè)量、圖紋寬度測(cè)量和脫靶量的測(cè)量。通過導(dǎo)軌設(shè)置使得面陣相機(jī)和激光位移傳感器在檢測(cè)平臺(tái)上方與檢測(cè)平臺(tái)平行的水平面內(nèi)移動(dòng)，面陣相機(jī)自動(dòng)掃描平放在檢測(cè)平臺(tái)上的檢測(cè)對(duì)象以進(jìn)行圖紋檢測(cè)得到高品質(zhì)采集圖像，面陣相機(jī)或激光位移傳感器采集得到檢測(cè)對(duì)象的深度以進(jìn)行深度測(cè)量。
[0039]本發(fā)明還涉及一種基于多層次圖像定位的圖像處理方法，該方法與上述基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，其流程圖如圖6所示，先采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，并根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，然后根據(jù)得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
[0040]本發(fā)明所述方法可以通過面陣相機(jī)和激光位移傳感器進(jìn)行目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本對(duì)象的圖像采集，并通過導(dǎo)軌設(shè)置使得面陣相機(jī)和激光位移傳感器做水平面和豎直方向移動(dòng)，面陣相機(jī)自動(dòng)掃描平放在檢測(cè)平臺(tái)上的檢測(cè)對(duì)象以在水平面內(nèi)采集高品質(zhì)圖像進(jìn)行圖紋檢測(cè)，所述面陣相機(jī)或激光位移傳感器采集得到檢測(cè)對(duì)象豎直方向的深度以進(jìn)行深度測(cè)量，可利用高分辨率顯微技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，通過與標(biāo)準(zhǔn)樣本的比對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種原版和印版的圖紋質(zhì)量、版面尺寸、版面缺陷等的檢測(cè)。
[0041]該方法優(yōu)選在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定一個(gè)或多個(gè)特征圖像以及與所述特征圖像對(duì)應(yīng)的搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像匹配處理。這里所說的特征圖像匹配處理包括特征圖像的全局匹配處理、大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理、小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理這三種處理方式中的一種、兩種或三種。所述全局匹配處理是根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理；所述大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理；所述小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行局部特征圖像匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，所述目標(biāo)圖像內(nèi)具有重復(fù)的特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
[0042]本發(fā)明所述方法能根據(jù)實(shí)際每幀圖像的具體情況選擇一種或多種定位和圖像處理方式，并在某個(gè)特征圖像匹配結(jié)果包含多個(gè)值時(shí)進(jìn)行規(guī)范化處理，按照灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)和處理得到特征圖像的偏移量。
[0043]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多層次圖像定位的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的圖像采集裝置、圖像定位裝置和圖像處理裝置，所述圖像采集裝置采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，所述圖像定位裝置根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，所述圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像定位裝置在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像匹配處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像定位裝置根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像定位裝置將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，所述目標(biāo)圖像內(nèi)具有重復(fù)的特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像定位裝置在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定不同的特征圖像和搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)分別進(jìn)行各特征圖像的全局匹配處理和/或大范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理和/或小范圍搜索各特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理裝置根據(jù)圖像定位裝置得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并在特征圖像匹配結(jié)果包含多個(gè)值時(shí)進(jìn)行規(guī)范化處理，按照灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行加權(quán)和處理得到特征圖像的偏移量。
8.一種基于多層次圖像定位的圖像處理方法，其特征在于，先采集相同幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像和目標(biāo)圖像，并根據(jù)采集的每一幀標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征在所述幀的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像中設(shè)定特征圖像和搜索范圍，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像匹配處理，然后根據(jù)得到的特征圖像匹配結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到特征圖像的偏移量，并根據(jù)所述特征圖像的偏移量采用數(shù)字圖像處理技術(shù)將采集的相同幀的目標(biāo)圖像和標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像進(jìn)行圖像比對(duì)，再將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析以完成圖像處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的不同區(qū)域內(nèi)根據(jù)圖像的灰度和/或梯度特征設(shè)定一個(gè)或多個(gè)特征圖像以及與所述特征圖像對(duì)應(yīng)的搜索范圍，并在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)基于灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)進(jìn)行特征圖像匹配處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述特征圖像匹配處理包括特征圖像的全局匹配處理和/或大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理和/或小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理；所述全局匹配處理是根據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征將目標(biāo)圖像的全部或大部分設(shè)定為特征圖像，進(jìn)而在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)進(jìn)行特征圖像的全局匹配處理；所述大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)大范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像匹配處理；所述小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理是將采集的標(biāo)準(zhǔn)樣本圖像的灰度和/或梯度特征鮮明的圖像設(shè)定為特征圖像，所述目標(biāo)圖像內(nèi)具有重復(fù)的特征圖像，在采集的相同幀的目標(biāo)圖像內(nèi)小范圍搜索特征圖像以進(jìn)行特征圖像局部匹配處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在特征圖像匹配結(jié)果包含多個(gè)值時(shí)進(jìn)行規(guī)范化處理，按照灰度和/或梯度的圖像距離和/或匹配系數(shù)選取最優(yōu)定位結(jié)果，或綜合部分或全部定位結(jié)果作為最終定位結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103646390SQ201310449728
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】劉永江, 杜旭東, 畢明, 張健, 馮禮, 劉李泉, 王真, 龍成, 張克儉, 王雪 申請(qǐng)人:北京中鈔鈔券設(shè)計(jì)制版有限公司, 中國人民銀行印制科學(xué)技術(shù)研究所, 中國印鈔造幣總公司