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行业领域

电子信息技术,软件

需求背景

本项目需要对刺绣全过程进行数字化处理，其中需要实现多项技术研发，包含但不限于：

绣针落点的位置定位；

绣线颜色检测；

整体坐标系的建立以及DST文件生成。

本项目的处理任务包括：

1）实现图片/视频原始图像数据采集；

2）记录刺绣产品形成全过程，可取帧内数据；

3）实现手工刺绣单针（包括起点、终点、颜色）和多针（包括起点、终点、颜色）采集数字化转换；

4）实现单针多针数字化结果，输出DST格式。

需解决的主要技术难题

1、超高清图像采集精准控制

通过CMOS相机采集图像，并通过对图像的处理完成定位的原始数据，保证原始数据的准确性。

为了避免扎手，手工刺绣绷框常用圆形框或者矩形框，可通过数字图像处理方法定位刺绣区域和坐标原点。以复杂的圆形框为示例，通过霍夫圆（Hough Circles）检测，确定刺绣绷框位置。霍夫圆检测通过遍历所有非零点对应的圆心，通过圆心上模向量相交数量的多少来判断是否为圆形。这种方式速度快，比起其他圆检测方法更有优势。

然后取刺绣绷框外接矩形，为了与图像坐标系一致，我们设定外接矩形左上角坐标为原点。

2、极小针脚鲁棒识别

提出一种目标检测算法HiYL实现针位置检测。HiYL算法是一种高效率高精度目标检测算法，只需依次神经网络运算即可找出一张图中所有的目标类别和位置，兼具速度和精度优势。HiYL算法将原始图片分割成互不重合的小方块，然后通过卷积生成同样网格数大小的特征图，可以认为特征图的每个元素也是对应原始图片的一个小方块，最后用每个元素来预测那些中心点在该小方格内的目标。

3、绣线颜色可靠检测

首先使用Kmeans++颜色聚类算法，分割出不同线颜色。Kmeans++算法的工作过程说明如下：

首先从n个数据对象有规则地选择 k 个对象作为初始聚类中心；对于所剩下其它对象，则根据它们与这些聚类中心的相似度（距离），分别将它们分配给与其最相似的（聚类中心所代表的）聚类；计算每个所获新聚类的聚类中心（该聚类中所有对象的均值）；不断重复该过程，直到标准测度函数开始收敛为止。分割出不同线颜色后，结合绣针位置分析两者相对位置，最终确定线的颜色。

期望实现的主要技术目标

1、视觉成像设备

1）传感器类型CMOS，全局快门，彩色；

2）像元尺寸≥3.2 um；

3）分辨率最高支持不小于 9344 × 7000；帧率不低于15 fps

4）支持多种快门模式：支持自动曝光、手动曝光、一键曝光模式

5）Binning 支持 1 × 1，1 × 2，1 × 4，2 × 1，2 × 2，2 × 4，4 × 1，4 × 2，4 × 4

下采样 支持 1 × 1，1 × 2，1 × 4，2 × 1，2 × 2，2 × 4，4 × 1，4 × 2，4 × 4

镜像 支持水平镜像，垂直镜像输出

6）像素格式可选：Mono 8/10/12；Bayer RG 8/10/10Packed/12/12Packed；YUV422Packed，YUV422_YUYV_Packed；RGB 8，BGR 8

7）需要经专业认证： CE，FCC，RoHS，KC

8）拍摄视场不小于1200*1000mm

9）包含相机支架（高度≥1.2m）和配套电控柜。

2、图像处理算法服务站

1）CPU不低于I9，内存DDR4双通道≥32G；

2）支持双硬盘，固态≥512G，机械≥2T；

3）电源≥800W；

4）支持PCIE *16,PCI扩展；

5）支持显示接口，VGA+DVI+DP；

6）自带USB3.0≥6路,千兆网口≥3路；                                                                                                             

7）24寸显示器。

3、软件技术指标

1）支持图片/视频原始图像数据采集；

2）支持摄像头数据采集要求（主要用于记录刺绣产品形成全过程，可取帧内数据）；

3）支持手工刺绣单针（包括起点、终点、颜色）和多针（包括起点、终点、颜色）采集数字化转换；

4）支持单针多针数字化结果，进行文件格式化（指定为DST）格式（协议内容由需求方提供），并提供平台软件整套源码和编译工具环境；

5）格式化文件机器验证准确率≥99%。

需求解析

解析单位：“科创中国”机器视觉与智能产业科技服务团（中国图象图形学学会） 解析时间：2023-08-04

谢剑斌

国防科技大学

教授

综合评价

本项目需要对刺绣全过程进行数字化处理，其中需要实现多项技术研发，包含但不限于： 绣针落点的位置定位； 绣线颜色检测； 整体坐标系的建立以及DST文件生成。 本项目的处理任务包括： 1）实现图片/视频原始图像数据采集； 2）记录刺绣产品形成全过程，可取帧内数据； 3）实现手工刺绣单针（包括起点、终点、颜色）和多针（包括起点、终点、颜色）采集数字化转换； 4）实现单针多针数字化结果，输出DST格式。

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