CN102519972B - 一种pet瓶瓶盖和液位的检测方法 - Google Patents

一种pet瓶瓶盖和液位的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PET瓶瓶盖和液位的检测方法,对图像进行感兴趣区域的分割和图像预处理,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割,对预处理后的图像进行PET瓶对称轴定位,根据对称轴的位置,根据定位PET瓶适配环所在直线和适配环中心点的坐标进行检测。本发明能够在高速自动化生产流水线上对PET瓶瓶盖和液位的缺陷进行实时不间断检测,检测效率高。

Description

一种PET瓶瓶盖和液位的检测方法
技术领域
本发明属于工业自动化检测技术领域,尤其是涉及一种检测PET瓶瓶盖和液位的方法,能够在高速自动化生产流水线上对PET瓶瓶盖和液位的缺陷进行实时不间断检测。
背景技术
在现在的啤酒、饮料和药品的生产过程中,都要求灌装容器满足相应的质量标准,在生产灌装的前后都要进行严格的测试。比如,对于PET瓶要检测瓶盖和液位是否存在缺陷,如果瓶盖未封闭好,可能会引入异物造成食品不健康;如果瓶盖有毛刺或裂缝,可能会造成食用者受伤;如果液位过高,可能会导致运输过程或阳光照射下PET瓶的爆炸;如果液位过低,可能会造成企业整体形象的缺失。
目前,对于PET瓶检测的方法和装置主要分成三类:人工检测、传感器检测和计算机视觉的检测。人工检测是传统的工业检测的方法,主要由检测员通过肉眼观察来检测每个PET瓶是否存在缺陷,存在的问题有:检测率低,速度慢,数据统计汇总困难和成本高。传感器检测是利用各种传感器来进行检测,比如利用X光线传感器来检测液位是否合格,存在的问题有:容易受到外界环境的影响,系统通用性差。现在主流的检测方法是利用机器代替人眼,即计算机视觉来完成PET瓶的检测,该检测方法速度快,数据统计汇总能力强,鲁棒性好。国外的计算机视觉检测起步早,德国的海富、克朗斯都进行了自己的研发,但由于国外PET瓶规格统一,检测较为简单,而国内PET瓶种类繁多,因此并不能完成PET瓶的通用性检测,可拓展性差。孙怀远在《计算机应用与软件》中提出了一种图像匹配的检测算法,通过提取PET瓶的特征和模板图像进行比较,从而完成分类与检测;邹振兴在《现代电子技术》中实现了FPGA的嵌入式检测PET质量的装置,通过分析适配环和瓶盖顶部斜率的差异来检测PET瓶盖。但他们的算法复杂度高,无法满足现代高速生产线上检测PET瓶的需要,而且检测率不够,不能克服瓶身倾斜、链道抖动、瓶身水珠和毛刺的影响。
发明内容
本发明的目的:避免现有技术存在的问题,提供一种能够在高速自动化生产线上进行实时不间断检测、检测率高的PET瓶瓶盖和液位的检测方法。
本发明的技术方案是:包括以下步骤:
(一)对拍摄的PET瓶图像输入计算机,对图像进行感兴趣区域的分割;
(二)对感兴趣区域进行图像预处理,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割;图像预处理的方法如下:第一,对整幅图像进行灰化处理,只保留图像的亮度信息;第二,对灰化后的单通道图像进行滤波,使得图像边缘变得清晰;第三,根据整个图像的灰度直方图确定图像二值化的阈值,并对其进行二值化处理;第四,对二值化后的图像进行连通域分析,设左上角属于背景区域,和该区域连通的区域都属于背景,其余区域都为PET瓶瓶体部分,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割;
(三)对预处理后的图像进行PET瓶对称轴定位;该方法为:首先,对图像进行边缘检测,获得PET瓶图像外轮廓的点集;其次,寻找m个最左边的轮廓点和m个最右边的轮廓点,求取对应的m个左右平均的轮廓点;再次,根据直线拟合算法估计出对称轴的位置;
(四)根据对称轴的位置,定位PET瓶适配环所在直线和适配环中心点的坐标;方法如下:首先,纠正对称轴的偏移角度,对纠正后的图像统计每行黑色像素的数目;其次,对像素统计的矩阵进行平滑滤波;再次,确定最大值的位置为适配环所在直线的位置;最后,从两侧向中心寻找第一个黑色像素的坐标,左右两侧第一个黑色像素位置的平均值即为适配环中心点;
(五)检测PET瓶瓶盖的缺陷:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶盖图像上放置i个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当所有矩形框合格时,PET瓶瓶盖合格,没有缺陷;
(六)检测PET瓶液位的缺陷:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶腔内部图像上放置j个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当所有矩形框合格时,PET瓶液位合格,没有缺陷。
本发明的有益效果:1、由于本发明是基于对称轴技术检测PET瓶瓶盖和液位,可以防止机械链道上PET瓶瓶身倾斜、PET瓶上附着的水珠以及毛刺对于检测的影响;2、根据定位适配环得到中心点坐标唯一确定判定矩形框的位置,可以防止PET瓶在机械链道中不平稳引起的图像抖动对于检测的影响;3、采用了多个判定矩形框级联的方式,每个判定矩形框都作为一个弱分类器,如此架构得到的强分类器检测效率高,实现简单;4、本发明能够在高速自动化生产流水线上对PET瓶瓶盖和液位的缺陷进行实时不间断检测,检测效率高,速度快且容易实现,通用性广,便于移植到其他环境和平台中。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
结合图1所示本发明的工艺流程图,对本发明作进一步描述,本发明包括以下步骤:
步骤(一):对拍摄的PET瓶图像输入计算机,对图像进行感兴趣区域的分割。
步骤(二):对感兴趣区域进行图像预处理,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割。图像预处理的方法如下:首先,对整幅图像进行灰化处理,只保留图像的亮度信息;其次,对灰化后的单通道图像进行滤波,使得图像边缘变得清晰;再次,根据整个图像的灰度直方图确定图像二值化的阈值,并对其进行二值化处理;最后,对二值化后的图像进行连通域分析,设左上角属于背景区域,那么和该区域连通的区域都属于背景,其余区域都为PET瓶瓶体部分,从而完成了PET瓶瓶体区域和背景区域的分割。
步骤(三):对预处理后的图像进行PET瓶对称轴定位。方法如下:首先,对图像进行边缘检测,获得PET瓶图像外轮廓的点集;其次,寻找m个最左边的轮廓点和m个最右边的轮廓点,求取对应的m个左右平均的轮廓点;再次,根据直线拟合算法估计出对称轴的位置。
步骤(四):根据对称轴的位置,定位PET瓶适配环所在直线和适配环中心点的坐标。方法如下:首先,将对称轴的偏移角度纠正回来,对纠正后的图像统计每行黑色像素的数目;其次,对像素统计的矩阵进行平滑滤波,防止水珠和野点的影响;再次,确定最大值的位置为适配环所在直线的位置;最后,从两侧向中心寻找第一个黑色像素的坐标,左右两侧第一个黑色像素位置的平均值即为适配环中心点。
步骤(五):检测PET瓶瓶盖缺陷,方法如下:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶盖图像上放置i个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当且仅当所有矩形框合格时,PET瓶瓶盖合格,没有缺陷。
步骤(六):检测PET瓶液位缺陷,方法如下:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶腔内部图像上放置j个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当且仅当所有矩形框合格时,PET瓶液位合格,没有缺陷。

Claims (1)

1.一种PET瓶瓶盖和液位的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
(一)对拍摄的PET瓶图像输入计算机,对图像进行感兴趣区域的分割;
(二)对感兴趣区域进行图像预处理,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割;图像预处理的方法如下:第一,对整幅图像进行灰化处理,只保留图像的亮度信息;第二,对灰化后的单通道图像进行滤波,使得图像边缘变得清晰;第三,根据整个图像的灰度直方图确定图像二值化的阈值,并对其进行二值化处理;第四,对二值化后的图像进行连通域分析,设左上角属于背景区域,和该区域连通的区域都属于背景,其余区域都为PET瓶瓶体部分,完成PET瓶瓶体区域和背景区域的分割;
(三)对预处理后的图像进行PET瓶对称轴定位;方法如下:首先,对图像进行边缘检测,获得PET瓶图像外轮廓的点集;其次,寻找m个最左边的轮廓点和m个最右边的轮廓点,求取对应的m个左右平均的轮廓点;再次,根据直线拟合算法估计出对称轴的位置;
(四)根据对称轴的位置,定位PET瓶适配环所在直线和适配环中心点的坐标;方法如下:首先,纠正对称轴的偏移角度,对纠正后的图像统计每行黑色像素的数目;其次,对像素统计的矩阵进行平滑滤波;再次,确定最大值的位置为适配环所在直线的位置;最后,从两侧向中心寻找第一个黑色像素的坐标,左右两侧第一个黑色像素位置的平均值即为适配环中心点;
(五)检测PET瓶瓶盖的缺陷:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶盖图像上放置i个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当且仅当所有矩形框合格时,PET瓶瓶盖合格,没有缺陷;
(六)检测PET瓶液位的缺陷:首先,根据适配环中心点的坐标在PET瓶瓶腔内部图像上放置j个不同大小的矩形框;其次,统计每个矩形框中黑色像素占全部像素的百分比,在正常阈值区间内则判该矩形框合格;最后,当且仅当所有矩形框合格时,PET瓶液位合格,没有缺陷。
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