本发明涉及半导电带绕包搭盖测量，具体地说是一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法及系统。
背景技术：
1、电线电缆是信息化社会中的必要配套产品，与经济的发展息息相关，提升电缆生产环节中的自动化水平十分重要。对电缆行业半导电带绕包过程的有效监控对保证产品质量，控制生产成本非常重要。目前电缆行业中半导电带绕包搭盖的测量仍然采用人工测量计算的方式，人工测量过程需要先停止当前生产，测量完成后再基于测量结果进行生产设备参数调整，耽误产线生产效率；受限于个体差异，不同人员对测量指标的理解、对测量工具的使用均有差异，容易导致搭盖的测量标准不统一，计算精度难以保证；且单人无法24小时连续工作，连续生产过程中需安排多人轮班，人力成本高。
技术实现思路
1、本发明的技术任务是提供一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法及系统，来解决当前电缆行业中半导电带绕包搭盖测量方式低效率、低精度、人力成本高的问题。
2、本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法，该方法具体如下：
3、基于图像差分的电缆区域提取：通过产线上的工业相机在无电缆生产状态采集一张背景图像，在生成过程中实时采集的图像与背景图像通过图像差分算法比对，分割出包含电缆区域的二值化图像b；
4、电缆像素-空间直径转换比例计算：提取二值化图像b的角度信息，基于角度信息确定电缆像素直径，通过电缆像素直径与输入的电缆空间直径计算转换比例；
5、基于模板匹配的半导体电带绕包边缘检测；
6、搭盖率计算。
7、作为优选，电缆像素-空间直径转换比例计算具体如下：
8、对提取的电缆区域二值化图像b通过形态学闭操作消除半导电带纹理的噪声，得到包含完整电缆区域的二值化图像b′，电缆区域的像素值为255，其他区域像素值为0；
9、对包含完整电缆区域的二值化图像b′通过hough直线检测算法提取电缆边缘直线，对电缆边缘直线进一步提取得到电缆整体的倾斜角度α；
10、当电缆分布方向在图像中为水平分布时，包含完整电缆区域的二值化图像b′宽度为w，以集合i＝{i1,i2,…in}中的元素作为b′的列索引，基于b′的列索引，统计每列中像素值为255的像素数目，得到数目集合d＝{d1,d2,…dn}；其中，集合i中相邻元素的差值为w/n；
11、为减少半导电带绕包过程中的毛刺干扰，提取集合d＝{d1,d2,…dn}中的元素中值dm，并与倾斜角度α计算得到电缆的像素直径dp，公式如下：
12、dp＝dm×cos(α)；
13、电缆像素直径-电缆空间直径转换比例r＝ds/dp；其中，ds表示输入的电缆空间直径。
14、更优地，基于模板匹配的半导体电带绕包边缘检测具体如下：
15、从绕包完成的电缆图像中选取像素尺寸为s×s的模板图像l，模板图像中心点的横坐标与图像中电缆区域的中心横坐标ym保持一致，模板图像中心点的纵坐标落在半导电带绕包边缘形成的阴影上；
16、半导电带绕包过程中采集的图像为i,宽高分别为w和h，选取图像i中行坐标索引从ym-2s到ym+2s，列坐标索引从1到w的子图作为模板匹配的搜索区域iroi；
17、模板图像l在搜索区域iroi中通过误差平方和模板匹配算法逐像素进行目标图像匹配，误差平方和模板匹配算法的公式如下：
18、
19、若d(i,j)小于dt，则以当前坐标(i,j)为中心，尺寸为s×s的区域为包含半导电带绕包边缘的目标图像s；其中，dt表示阈值。
20、更优地，搭盖率计算具体如下：
21、获取多个满足判定阈值dt的目标图像后，任选一个目标图像，通过边缘提取算法提取半导电带绕包的边缘；
22、使用hough直线检测算法获取边缘的直线方程，进而获取半导电带边缘的倾斜角度，半导电带边缘的倾斜角度即为绕包角β；
23、搭盖率r的公式如下：
24、
25、其中，u表示两个相邻目标图像中心像素的水平像素差值；ws表示半导电带的空间宽度。
26、一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量系统，该系统包括：
27、提取模块，用于通过产线上的工业相机在无电缆生产状态采集一张背景图像，在生成过程中实时采集的图像与背景图像通过图像差分算法比对，分割出包含电缆区域的二值化图像b；
28、转换模块，用于提取二值化图像b的角度信息，基于角度信息确定电缆像素直径，通过电缆像素直径与输入的电缆空间直径计算转换比例；
29、检测模块，用于基于模板匹配的半导体电带绕包边缘检测；
30、计算模块，用于计算搭盖率。
31、作为优选，转换模块具体如下：
32、噪音消除子模块，用于对提取的电缆区域二值化图像b通过形态学闭操作消除半导电带纹理的噪声，得到包含完整电缆区域的二值化图像b′，电缆区域的像素值为255，其他区域像素值为0；
33、倾斜角度提取子模块，用于对包含完整电缆区域的二值化图像b′通过hough直线检测算法提取电缆边缘直线，对电缆边缘直线进一步提取得到电缆整体的倾斜角度α；
34、特定列255灰度统计子模块，用于当电缆分布方向在图像中为水平分布时，包含完整电缆区域的二值化图像b′宽度为w，以集合i＝{i1,i2,…in}中的元素作为b′的列索引，基于b′的列索引，统计每列中像素值为255的像素数目，得到数目集合d＝{d1,d2,…dn}；其中，集合i中相邻元素的差值为w/n；
35、电缆像素宽度提取子模块，用于提取集合d＝{d1,d2,…dn}中的元素中值dm，并与倾斜角度α计算得到电缆的像素直径dp，公式如下：
36、dp＝dm×cos(α)；
37、转换比例获取子模块，用于计算电缆像素直径-电缆空间直径转换比例r＝ds/dp；其中，ds表示输入的电缆空间直径。
38、更优地，检测模块包括：
39、模版图像选取子模块，用于从绕包完成的电缆图像中选取像素尺寸为s×s的模板图像l，模板图像中心点的横坐标与图像中电缆区域的中心横坐标ym保持一致，模板图像中心点的纵坐标落在半导电带绕包边缘形成的阴影上；
40、搜索区域选取子模块，用于半导电带绕包过程中采集的图像为i,宽高分别为w和h，选取图像i中行坐标索引从ym-2s到ym+2s，列坐标索引从1到w的子图作为模板匹配的搜索区域iroi；
41、目标图像匹配子模块，用于模板图像l在搜索区域iroi中通过误差平方和模板匹配算法逐像素进行目标图像匹配，误差平方和模板匹配算法的公式如下：
42、
43、若d(i,j)小于dt，则以当前坐标(i,j)为中心，尺寸为s×s的区域为包含半导电带绕包边缘的目标图像s；其中，dt表示阈值。
44、更优地，计算模块包括：
45、边缘提取子模块，用于获取多个满足判定阈值dt的目标图像后，任选一个目标图像，通过边缘提取算法提取半导电带绕包的边缘；
46、倾斜角度获取子模块，用于使用hough直线检测算法获取边缘的直线方程，进而获取半导电带边缘的倾斜角度，半导电带边缘的倾斜角度即为绕包角β；
47、搭盖率计算子模块，用于计算搭盖率r，公式如下：
48、
49、其中，u表示两个相邻目标图像中心像素的水平像素差值；ws表示半导电带的空间宽度。
50、一种电子设备，包括：存储器和至少一个处理器；
51、其中，所述存储器上存储有计算机程序；
52、所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，使得所述至少一个处理器执行如上述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法。
53、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现如上述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法。
54、本发明的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法及系统具有以下优点：
55、(一)本发明解决了当前电缆行业中半导电带绕包搭盖测量方式低效率、低精度、人力成本高的问题，可以保证像素级测量精度，有效提高产线效率，大幅降低人力成本；
56、(二)本发明无需人工参与测量，大幅减少人工成本，提高生产车间自动化程度和安全等级；
57、(三)半导电带绕包过程中，半导电带的边缘在工业相机中的成像效果相比于半导电带正常纹理特征，存在明显的阴影效果，本发明针对半导电带绕包过程产生的特殊纹理特征，基于模板匹配的方式进行尺寸检测，保证像素级测量精度；
58、(四)本发明基于计算机视觉的方式配合产线工业相机可以实时测量半导电带搭盖，无需停机，有效提高产线效率。
1.一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法，其特征在于，该方法具体如下：
2.根据权利要求1所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法，其特征在于，电缆像素-空间直径转换比例计算具体如下：
3.根据权利要求1或2所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法，其特征在于，基于模板匹配的半导体电带绕包边缘检测具体如下：
4.根据权利要求3所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法，其特征在于，搭盖率计算具体如下：
5.一种基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量系统，其特征在于，该系统包括：
6.根据权利要求5所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量系统，其特征在于，转换模块具体如下：
7.根据权利要求5或6所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量系统，其特征在于，检测模块包括：
8.根据权利要求7所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量系统，其特征在于，计算模块包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和至少一个处理器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现如权利要求1至4中任一项所述的基于模板匹配的半导电带绕包搭盖测量方法。
