本發(fā)明涉及圖像處理，具體涉及一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、三合一自動(dòng)送料機(jī)通常是指一種集成了上料、稱重和包裝功能的自動(dòng)化設(shè)備，可以用于各種顆粒狀、塊狀或粉狀物料的自動(dòng)包裝，廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。其中，上料平整性是非常重要的一個(gè)因素，它不僅可以確保產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率以及保證設(shè)備的正常運(yùn)行，而且上料不平整可能導(dǎo)致物料卡塞、堵塞或者傾斜，從而引發(fā)生產(chǎn)線停機(jī)、調(diào)整或維修的需求，降低了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。因此，在三合一自動(dòng)送料機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中需要實(shí)時(shí)控制機(jī)器以提供平整的物料上料。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，上料的平整性控制一般是通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺結(jié)合相關(guān)算法實(shí)現(xiàn)，例如，灰度共生矩陣進(jìn)行上料的平整性檢測(cè)，而后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行反饋進(jìn)而控制自動(dòng)送料機(jī)的上料系統(tǒng)。但是，在利用灰度共生矩陣進(jìn)行上料的平整性檢測(cè)時(shí)，不僅需要對(duì)采集到的上料圖像進(jìn)行逐像素點(diǎn)的分析，而且針對(duì)于上料圖像中所有的灰度級(jí)均進(jìn)行展開處理，灰度級(jí)遍歷性質(zhì)較高，整體的計(jì)算量過(guò)大，導(dǎo)致送料過(guò)程中的生產(chǎn)效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述上料平整性控制的整體計(jì)算量過(guò)大，導(dǎo)致送料過(guò)程中的生產(chǎn)效率低下的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制方法，該方法包括以下步驟：

3、獲取三合一自動(dòng)送料機(jī)在送料過(guò)程中物料的原始上料灰度圖像，進(jìn)而獲取若干次降采樣處理后的上料灰度圖像；

4、根據(jù)原始上料灰度圖像中各個(gè)灰度值，分析上料的不平整圖像特征，確定原始上料灰度圖像中各個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量；

5、根據(jù)原始上料灰度圖像和每次降采樣處理后的上料灰度圖像中各個(gè)灰度值、所述各個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量，確定每次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第一評(píng)價(jià)因子；

6、根據(jù)相鄰兩次降采樣處理后的上料灰度圖像之間的相似性、原始上料灰度圖像和每次降采樣處理后的上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每次降采樣處理的序號(hào)，確定每次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第二評(píng)價(jià)因子；

7、結(jié)合第一評(píng)價(jià)因子和第二評(píng)價(jià)因子確定每次降采樣處理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而確定最大評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的降采樣處理后的上料灰度圖像；

8、根據(jù)最大評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的降采樣處理后的上料灰度圖像，檢測(cè)三合一自動(dòng)送料機(jī)的上料平整性，并基于上料平整性進(jìn)行機(jī)器控制。

9、進(jìn)一步地，所述根據(jù)原始上料灰度圖像中各個(gè)灰度值，分析上料的不平整圖像特征，確定原始上料灰度圖像中各個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量，包括：

10、將任意一個(gè)灰度值作為目標(biāo)灰度值，確定原始上料灰度圖像中目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素點(diǎn)的八鄰域內(nèi)的各個(gè)像素點(diǎn)，將八鄰域內(nèi)的各個(gè)像素點(diǎn)記為鄰域像素點(diǎn)；

11、根據(jù)原始上料灰度圖像中目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的各個(gè)鄰域像素點(diǎn)的灰度值，分析原始上料灰度圖像的物料紋理情況，確定目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的紋理明顯程度；

12、根據(jù)原始上料灰度圖像中目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的各個(gè)鄰域像素點(diǎn)的灰度值，分析目標(biāo)灰度值在原始上料灰度圖像中的分布情況，確定目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的全局分布差異程度；

13、將目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的全局分布差異程度與紋理明顯程度的比值作為目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量。

14、進(jìn)一步地，所述根據(jù)原始上料灰度圖像中目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的各個(gè)鄰域像素點(diǎn)的灰度值，分析原始上料灰度圖像的物料紋理情況，確定目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的紋理明顯程度，包括：

15、對(duì)于目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的任意一個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算像素點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的所有鄰域像素點(diǎn)的灰度平均值，將灰度平均值作為區(qū)域代表值；

16、確定目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的任意兩個(gè)像素點(diǎn)之間的區(qū)域代表值差異，進(jìn)而計(jì)算所有的區(qū)域代表值差異的平均值，對(duì)所有的區(qū)域代表值差異的平均值進(jìn)行取反操作獲得目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的紋理明顯程度。

17、進(jìn)一步地，所述根據(jù)原始上料灰度圖像中目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的各個(gè)鄰域像素點(diǎn)的灰度值，分析目標(biāo)灰度值在原始上料灰度圖像中的分布情況，確定目標(biāo)灰度值對(duì)應(yīng)的全局分布差異程度，包括：

18、第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的全局分布差異程度的計(jì)算公式為：

19、式中，為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的全局分布差異程度，gn為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值，m為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，m為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)序號(hào)，b為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的第m個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鄰域像素點(diǎn)序號(hào)，b為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的第m個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鄰域像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的第m個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第b個(gè)鄰域像素點(diǎn)的灰度值，||為求絕對(duì)值函數(shù)，為原始上料灰度圖像中第n個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的第m個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所有鄰域像素點(diǎn)的灰度方差。

20、進(jìn)一步地，所述根據(jù)原始上料灰度圖像和每次降采樣處理后的上料灰度圖像中各個(gè)灰度值、所述各個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量，確定每次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第一評(píng)價(jià)因子，包括：

21、對(duì)于任意一次降采樣處理，統(tǒng)計(jì)原始灰度圖像中各個(gè)灰度值在原始上料灰度圖像中的出現(xiàn)次數(shù)和在該次降采樣處理后的上料灰度圖像中的出現(xiàn)次數(shù)，計(jì)算相同灰度值在不同圖像中的出現(xiàn)次數(shù)差異，進(jìn)而計(jì)算所述相同灰度值在不同圖像中的出現(xiàn)次數(shù)差異與對(duì)應(yīng)灰度值的對(duì)應(yīng)的信息攜帶量的乘積，將所有灰度值對(duì)應(yīng)的乘積的平均值作為該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第一評(píng)價(jià)因子。

22、進(jìn)一步地，所述根據(jù)相鄰兩次降采樣處理后的上料灰度圖像之間的相似性、原始上料灰度圖像和每次降采樣處理后的上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)以及每次降采樣處理的序號(hào)，確定每次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第二評(píng)價(jià)因子，包括：

23、對(duì)于任意一次降采樣處理，確定該次降采樣處理后的上料灰度圖像與該次降采樣處理的前一次降采樣處理后的上料灰度圖像之間的相似性，將相似性的反比例值作為該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的初始選取必要因子；

24、根據(jù)原始上料灰度圖像和該次降采樣處理后的上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，確定該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的降采樣修正系數(shù)；

25、將降采樣修正系數(shù)與初始選取必要因子的乘積，作為該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的修正選取必要因子；

26、根據(jù)該次降采樣處理的序號(hào)，確定該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的采樣層數(shù)增幅系數(shù)；

27、將該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的修正選取必要因子和采樣層數(shù)增幅系數(shù)的乘積，作為該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第二評(píng)價(jià)因子。

28、進(jìn)一步地，所述根據(jù)該次降采樣處理的序號(hào)，確定該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的采樣層數(shù)增幅系數(shù)，包括：

29、第s次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的采樣層數(shù)增幅系數(shù)的計(jì)算公式為：

30、式中，αs為第s次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的采樣層數(shù)增幅系數(shù)，s為第s次降采樣處理的序號(hào)，e為自然常數(shù)。

31、進(jìn)一步地，所述根據(jù)原始上料灰度圖像和該次降采樣處理后的上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，確定該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的降采樣修正系數(shù)，包括：

32、第s次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的降采樣修正系數(shù)的計(jì)算公式為：

33、βs＝1+exxs；式中，βs為第s次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的降采樣修正系數(shù)，e為自然常數(shù)，x為原始上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，xs為第s次降采樣處理后的上料灰度圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。

34、進(jìn)一步地，所述根據(jù)最大評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的降采樣處理后的上料灰度圖像，檢測(cè)三合一自動(dòng)送料機(jī)的上料平整性，包括：

35、根據(jù)最大評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的降采樣處理后的上料灰度圖像，獲得灰度共生矩陣；利用特征提取方法確定所述灰度共生矩陣的特征值；將灰度共生矩陣的特征值作為上料平整性。

36、進(jìn)一步地，所述結(jié)合第一評(píng)價(jià)因子和第二評(píng)價(jià)因子確定每次降采樣處理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括：

37、對(duì)于任意一次降采樣處理，將該次降采樣處理后的上料灰度圖像對(duì)應(yīng)的第二評(píng)價(jià)因子和第一評(píng)價(jià)因子的比值作為該次降采樣處理的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

38、進(jìn)一步地，所述基于上料平整性進(jìn)行機(jī)器控制，包括：

39、將上料平整性輸入到預(yù)先構(gòu)建并訓(xùn)練好的三合一自動(dòng)送料機(jī)上料平整性的分類模型中，獲得分類模型的輸出結(jié)果，根據(jù)輸出結(jié)果，結(jié)合三合一自動(dòng)送料機(jī)的控制系統(tǒng)，控制三合一自動(dòng)送料機(jī)。

40、進(jìn)一步地，所述三合一自動(dòng)送料機(jī)上料平整性的分類模型的訓(xùn)練過(guò)程包括：

41、構(gòu)建三合一自動(dòng)送料機(jī)上料平整性的分類模型；其中，分類模型的結(jié)構(gòu)為決策樹模型；

42、獲取不同控制指令對(duì)應(yīng)的多個(gè)上料平整性作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，將不同控制指令作為標(biāo)簽數(shù)據(jù)；

43、利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)和標(biāo)簽數(shù)據(jù)對(duì)分類模型進(jìn)行訓(xùn)練，獲得三合一自動(dòng)送料機(jī)上料平整性的分類模型。

44、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例還提供了一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制系統(tǒng)，包括處理器和存儲(chǔ)器，所述處理器用于處理存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的指令，以實(shí)現(xiàn)一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制方法。

45、本發(fā)明具有如下有益效果：

46、本發(fā)明提供了一種三合一自動(dòng)送料機(jī)控制方法及系統(tǒng)，涉及圖像的降采樣處理技術(shù)，主要應(yīng)用于送料機(jī)的控制領(lǐng)域；通過(guò)確定原始上料灰度圖像中各個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的信息攜帶量，量化各個(gè)灰度值的上料不平整特征，其用于后續(xù)評(píng)估每次降采樣的處理效果，有助于提高后續(xù)計(jì)算第一評(píng)價(jià)因子時(shí)的準(zhǔn)確性；在評(píng)估每次降采樣的處理效果時(shí)，從兩個(gè)方面確定，即第一評(píng)價(jià)因子和第二評(píng)價(jià)因子，可以有效增強(qiáng)確定的每次降采樣處理的評(píng)價(jià)指標(biāo)的可靠程度和參考價(jià)值；對(duì)原始上料灰度圖像進(jìn)行降采樣處理，一定程度上減少了原始上料圖像的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，進(jìn)而有利于減少上料平整性的整體計(jì)算量；而基于評(píng)價(jià)指標(biāo)自適應(yīng)確定的降采樣處理后的圖像，可以保證在丟失一部分像素點(diǎn)的同時(shí)，使得原始上料灰度圖像的信息損失程度在可接受范圍之內(nèi)，進(jìn)而能夠以更少的計(jì)算量，高效計(jì)算原始上料灰度圖像中的物料的平整程度，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)送料過(guò)程中的高效率上料，進(jìn)而提升了三合一自動(dòng)送料機(jī)的控制效率和準(zhǔn)確性。