[發(fā)明專利]一種紙杯缺陷視覺檢測方法及系統(tǒng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410546478.4
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104297255A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 韓九強;王嬌;呂紅強;劉俊;劉瑞玲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發(fā)明屬于機器視覺圖像檢測與模式識別技術領域，涉及一種紙杯缺陷視覺檢測方法及系統(tǒng)裝置。

背景技術

近年來，隨著圖像處理與模式識別技術的飛速發(fā)展，利用圖像處理算法解決實際問題的工程項目越來越多，例如對工件產(chǎn)品進行尺寸測量、分類和識別，產(chǎn)品表面缺陷檢測，車牌號碼識別，條形碼識別等。我們的日常生活已經(jīng)離不開紙杯，現(xiàn)在的紙杯生產(chǎn)廠生產(chǎn)的缺陷紙杯是通過人工檢測識別出來的，這種人工缺陷檢測效率低、成本高，同時也有一定的不安全性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種紙杯缺陷視覺檢測方法及系統(tǒng)裝置，解決了背景技術中紙杯缺陷人工檢測生產(chǎn)效率低、成本高、不安全性等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種紙杯缺陷視覺檢測方法，包括如下步驟：

利用與嵌入式系統(tǒng)相連的USB采集卡和CCD鏡頭實時采集紙杯圖像；

將圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖，在灰度圖中利用自適應閾值分割與輪廓提取定位紙杯位置；

利用邊界鏈碼提取算法定位紙杯杯口區(qū)域；

利用輪廓提取與圓檢測定位紙杯杯底區(qū)域，并進一步定位紙杯側(cè)壁區(qū)域；

最終生成一幅紙杯標記圖，包括四個部分：紙杯杯口區(qū)域、紙杯側(cè)壁區(qū)域、紙杯杯底輪廓區(qū)域和紙杯杯底區(qū)域，對不同區(qū)域執(zhí)行相應的不同缺陷算法進行檢測。

具體地：

對于紙杯杯口區(qū)域：

杯口區(qū)域污點缺陷利用種子生長算法檢測；

杯口區(qū)域褶皺缺陷檢測方法如下：定義某一像素至紙杯杯底中心的方向為該像素的徑向，提取紙杯杯口輪廓像素徑向方向至少30個像素，如果這些像素灰度值會出現(xiàn)至少2個波峰，則杯口區(qū)域有褶皺現(xiàn)象，如果只有一個波峰，則杯口區(qū)域無褶皺現(xiàn)象，如果沒有波峰，則杯口區(qū)域無卷口現(xiàn)象，無卷口是指構造紙杯的紙沒有從上面翻下來，褶皺是指構造紙杯的紙從上面翻下來構成杯口輪廓區(qū)，但是杯口輪廓區(qū)起伏不平，不圓滑。

對于紙杯側(cè)壁區(qū)域：

側(cè)壁區(qū)域污點缺陷利用sobel算子檢測；

側(cè)壁區(qū)域褶皺缺陷利用hough直線檢測；

對于紙杯杯底輪廓區(qū)域：

杯底輪廓區(qū)域粘合不良缺陷檢測方法如下：對杯底輪廓區(qū)域進行自適應閾值分割，然后用sobel算子進行輪廓提取，提取后的二值圖像會出現(xiàn)一個圓環(huán)，在算法研究過程中發(fā)現(xiàn)，如果在圓環(huán)內(nèi)灰度值為255的像素數(shù)目超過設定的值，則該紙杯杯底輪廓區(qū)域有粘合不良缺陷，否則，無此缺陷；

杯底輪廓區(qū)域污點缺陷檢測方法如下：對杯底輪廓區(qū)域進行sobel算子2次邊緣提取得到處理結果圖，然后對結果圖連通域檢測，如果有連通域的面積超過給定的閾值，則該連通域所在位置有污點，該紙杯杯底輪廓區(qū)域有污點缺陷，否則，無此缺陷；

對于紙杯杯底區(qū)域：

杯底區(qū)域污點缺陷利用sobel算子檢測；

杯底區(qū)域無底缺陷檢測方法如下：對紙杯杯底區(qū)域求取像素平均值，如果低于給定的閾值，則紙杯有無底缺陷，否則，無此缺陷。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)所述檢測方法的系統(tǒng)裝置，包括：

用于拍攝紙杯5圖像的CCD鏡頭10；

用于采集CCD鏡頭數(shù)據(jù)的采集卡11；

用于承托紙杯5的環(huán)形的紙杯座4，紙杯座4當前處理紙杯孔位位于CCD鏡頭10的下方；

布置于紙杯座4上用于檢測紙杯5是否到位的光電傳感器8；

嵌入式系統(tǒng)7，包括核心處理器ARM?Cortex-A1019，USB接口14，GPIO接口15,16,18，RS485接口17；

通過USB接口14連接采集卡11和嵌入式操作系統(tǒng)7，提供紙杯圖像數(shù)據(jù)；

通過GPIO接口15連接光電傳感器8和嵌入式操作系統(tǒng)7，在嵌入式操作系統(tǒng)7中執(zhí)行所述各種算法；

通過GPIO接口18連接LCD顯示器3顯示圖像信息；

嵌入式操作系統(tǒng)7通過RS485接口(17)連接電機驅(qū)動2；

電機驅(qū)動2驅(qū)動伺服電機1帶動紙杯底座4運轉(zhuǎn)；

用于整個系統(tǒng)供電的模塊電源6。

本發(fā)明系統(tǒng)裝置還可以包括水平支架一20、水平支架二22和豎直支架21，水平支架一20和水平支架二22均連接于豎直支架21上，水平支架二22高于水平支架一20，所述CCD鏡頭10懸掛在水平支架二22下方。

所述紙杯5和紙杯座4當前檢測紙杯孔位最好位于一條中軸線上。

所述CCD鏡頭10上設置有環(huán)形光源9。