一种饮料灌装后杂质检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种饮料灌装后杂质检测装置及方法，通过摄像机或照相机获取检测目标的连续帧图像后采用此方法分析图像中存在的可见物运动方向，包括以下步骤：区域分割，提取连通域结构信息，通过连通域匹配获取目标运动轨迹，最后根据得到的连通域运动轨迹描述和连通域本身的结构特性判别连通域的性质，达到饮料灌装后杂质检测的效果。本发明采用的图像处理方法可对可见物目标进行良好的分割和跟踪，可完全代替人工检测，节约了成本。

主权项

一种饮料灌装后杂质检测方法，其特征是，该杂质检测方法如下：Step1：采集待检品图像并进行备份；Step2：图像预处理：对采集的待检品图像增强其对比度并进行滤波；Step3：区域填充及分割：对预处理后的图像进行边缘检测后，进行区域填充及分割；Step4：连通域分析及修正：对分割出来的前景区域进行连通域分析及修正；Step5：连通域修正后进行判断：连通域修正后需要检测待检品图像是否采集完，如还有未完成的帧需要采集，则等待下一帧图像的到来，否则继续进行下一步处理；Step6：匹配连通域信息：对采集的若干帧图像提取得到的连通域信息进行匹配，通过匹配连通域信息，获得可见物的连通域轨迹；Step7：结合连通域信息和连通域轨迹，判断出每个连通域的性质，根据连通域的性质判断灌装后饮料中是否存在杂质；其中：所述step1或step2中，所述待检品图像是用工业相机提取的饮料灌装后瓶身图像，且图像为灰度图像或经过灰度化的彩色图像；所述step3中区域填充的方法包括以下步骤：a．对边缘检测后的图像进行逐行扫描，填充每行中存在的距离小于最大填充距离s的边缘信息；b．对边缘检测后的图像进行逐列扫描，填充每列中存在的距离小于最大填充距离s的边缘信息；所述step4中，连通域分析步骤如下：a．运用区域生长法提取每个连通域信息；b．分析每个连通域信息，将面积小于设定的最小分析区域面积al并且周长平方与面积比例大于设定的系数p的区域予以删除；c．将符合条件的连通域信息进行编号，并将每个连通域匹配状态标记为未匹配；所述step4中，连通域修正步骤如下：a．寻找最小外接矩形宽或高大于设定最小值rl并且宽和高均小于设定最大值r2的原连通域信息，如找不到，转到步骤f；b．提取原连通域最小外接矩形区域的预处理前图像数据；c．运用最大类间方差法计算步骤b中提取的图像阈值对图像进行区域分割；d．运用区域生长法提取新连通域信息，如连通域个数为1转到step4中的连通域修正步骤中的步骤a；e．用新的连通域信息更新原连通域信息，转到step4的连通域修正步骤中的步骤a；f．结束连通域修正；所述step6中，匹配连通域的具体匹配步骤如下：a）．寻找第n帧中没有找到匹配的区域，其中n为大于零小于N的自然数，n初始值为1，如能找到则进入步骤b），否则进入步骤e）；b）．对第n帧中未匹配的连通域a，计算与第n+1帧所有连通域的匹配系数，并将匹配系数存入匹配系数数组，数组中每项记录的是匹配系数和连通域编号，匹配系数factor的计算公式为：factor= wfactor+hfactor+whfactor+denfactor+areafactor+distancefactor；其中，wfactor 连通域宽度比对系数，hfactor 连通域高度比对系数、whfactor 连通域宽高比例比对系数、denfactor连通域周长平方面积比比对系数、areafactor连通域面积比对系数、distancefactor连通域距离系数；wfactor=min(wn,wn1)/max(wn,wn1)；式中wn为连通域a的宽度，wn1为第n+1帧中连通域x的宽度，min(wn,wn1)表示wn与wn1的最小值，max(wn,wn1) 表示wn与wn1的最大值；hfactor=min(hn,hn1)/max(hn,hn1)；式中hn为连通域a的高度，hn1为第n+1帧中连通域x的高度；whfactor=min(min(wn,hn)/max(wn,hn),min(wn1,hn1)/max(wn1,hn1))/max(min(wn,hn)/max(wn,hn),min(wn1,hn1)/max(wn1,hn1))；denfactor= min(densityn, densityn 1)/max(densityn , densityn 1)；其中densityn=girthn*girthn/arean； 式中girthn为连通域a的周长，arean为连通域a的面积；densityn1=girthn1*girthn1/arean1；式中girthn1为第n+1帧中连通域x的周长，arean1为第n+1帧中连通域x的面积；    areafactor=min(arean,arean1)/max(arean,arean1)；    distancefactor=(MAX_DISTANCE‑distance)/MAX_DISTANCE； 式中 MAX_DISTANCE为可见物的最大活动距离，distance为连通域a与第n+1帧中连通域x的最小外接矩形中心距离；c）．寻找匹配系数数组中最大的匹配系数，并且根据最大匹配系数位置确定与连通域a匹配系数最大的连通域x1；d）．如找到的最大匹配系数小于限定的最小合理匹配系数f则将此连通域a的后帧匹配状态标记为已匹配，返回步骤a）；如连通域x1是首次被匹配则更新连通域a和连通域x1的匹配信息，将连通域a和连通域x1匹配状态改为已匹配，记录匹配连通域编号和匹配系数，返回步骤a）；如连通域x1之前被第n帧中的连通域b匹配，则比较此次匹配与之前存储的匹配系数，如此次匹配系数大于之前存储的匹配系数，则更新连通域x1的匹配连通域和匹配信息，将连通域a的匹配信息修改为已匹配，匹配连通域为连通域x1，记录匹配系数，并将连通域b的后帧匹配状态修改为未匹配，返回步骤a）；如此次匹配系数小于或者等于之前存储的匹配系数，则将连通域a与连通域x1的匹配系数撤出匹配系数数组并返回步骤c）继续寻找合理的匹配；e）．将n的数值加1，如n>N‑1则结束匹配，否则返回步骤a）；所述step7中，连通域的性质为连通域的圆形度或运动方向。