[發明專利]一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算方法

有效

• 申請號: 201510030130.4
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104535006B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 趙巨峰;崔光茫;周強;高秀敏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 黃前澤

技術領域

本發明涉及工業機器視覺檢測中的圖像處理技術，尤其涉及一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算方法。

背景技術

隨著工業流水生產線自動化技術的發展，大量的瓶蓋封裝產品需要進行產品質量的檢測。其中瓶蓋縫隙寬度是產品封裝是否合格的重要標準，針對此提出了很多方法來實現瓶蓋縫隙寬度的檢測，來控制工業產品的成品率。

現有的瓶蓋縫隙寬度檢測方法，主要包括人工檢測和機器視覺檢測。人工檢測需要生產線工人在線時刻來觀察瓶蓋縫隙情況，不僅需要花費很大的人力成本，不能夠做到無間歇檢測，而且檢測準確率受到人眼主觀感受的影響，準確率較低，整體自動化水平不足。機器視覺檢測是逐漸發展起來檢測方法，其中常用的為反射式照明成像系統對瓶蓋縫隙區域進行照明，利用縫隙處的光照圖像特性，并結合視覺圖像處理算法來進行縫隙寬度估算。但是反射式照明成像系統容易受到瓶體和瓶塞材料反光特性的影響，影響自動化縫隙寬度算法的精度，誤檢率較高。如何實現快速、準確的瓶蓋縫隙寬度估算是該領域的重要問題。

發明內容

本發明提出一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算方法，能夠實現準確快速的自動化瓶蓋縫隙寬度估算檢測。

本發明構建了透射式照明成像系統，利用視覺圖像處理算法，提出了一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算的方法，其主要思路是：

1. 利用LED面光源對瓶蓋縫隙處進行透射式照明，有效的表現出來縫隙寬度輪廓，同時透射式照明避免了瓶蓋和瓶體材質對于照明光線反光特性對于檢測結果的影響，提高了算法估計的穩定性和準確性。

2. 利用機器視覺算法，利用生長式直線檢測算法和二值化直線檢測算法，有效尋找出縫隙上下輪廓邊緣走向，結合實際尺寸和圖像像素的對應關系，準確估計瓶蓋上下輪廓的寬度，最終利用最大縫隙寬度處作為瓶蓋縫隙檢測寬度。

一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算方法，包括如下步驟：

（1）構建透射式照明成像系統。照明光源為LED面光源，利用其對瓶蓋縫隙檢測處進行照明，保證瓶蓋縫隙照明均勻。將成像相機置于光源和瓶蓋之后，獲取瓶蓋縫隙透射式照明的圖像。

（2）對于步驟（1）獲取得到的瓶蓋縫隙透射式照明的圖像，主要包括瓶蓋的外部輪廓和縫隙輪廓。利用區域標記算法，自動尋找確定瓶蓋區域，計算出瓶蓋寬度的像素數，結合瓶蓋實際寬度，確定該圖像中像素數和實際長度關系。

（3）利用canny邊緣檢測算法，對瓶蓋區域進行邊緣檢測，得到邊緣輪廓二值化黑白圖。利用生長式直線檢測算法，從瓶蓋下邊緣一側逐點估計縫隙上邊緣直線輪廓。

（4）利用黑白二值化算法，確定縫隙下邊緣直線輪廓，進而確定瓶蓋縫隙像素區域，用像素區域中最大寬度距離作為縫隙寬度估計值。利用（2）中得到像素-距離對應關系，估計出實際的縫隙寬度值。

（5）重復（1）-（4）步驟，構建對稱的照明成像結構，檢測瓶蓋另外一面的縫隙寬度值。

本發明構建了透射式的照明成像系統，結合視覺圖像邊緣檢測和直線檢測算法，實現了快速準確的瓶蓋縫隙寬度估算。在本發明中，只要在搭建好的系統中采集到瓶蓋縫隙的透射照明圖像，利用所提出的算法即可快速準確的估算出瓶蓋縫隙寬度，能夠滿足在線實時檢測要求。本發明可應用于工業生產線自動化質量檢測等領域。

附圖說明

圖1為透射式照明成像系統裝置結構圖；

圖2為相機獲取的瓶蓋縫隙照明圖片；

圖3為瓶蓋縫隙上線輪廓直線檢測結果；

圖4為瓶蓋縫隙輪廓區域檢測結果；

圖5為瓶蓋縫隙寬度估算結果。

具體實施方式

利用本發明方法可以對瓶蓋縫隙寬度進行準確估算，透射式照明成像系統裝置結構如圖1所示。利用透射式照明，可以很好的反映出瓶蓋外部輪廓和瓶蓋縫隙的輪廓，消除了材質反光特性對視覺處理圖的影響。同時，正反面對稱成像系統，可以對瓶塞全方位的寬度進行有效的估計。

一種利用透射式照明成像系統的瓶蓋縫隙寬度估算方法，包括如下步驟：

（1）、如圖1所示，構建透射式照明成像系統。照明光源為LED面光源，利用其對瓶蓋縫隙檢測處進行照明，保證瓶蓋縫隙照明均勻，如圖2所示，將成像相機置于光源和瓶蓋之后，獲取瓶蓋縫隙透射式照明的圖像。

（2）對于步驟（1）獲取得到的瓶蓋縫隙透射式照明的圖像，主要包括瓶蓋的外部輪廓和縫隙輪廓。利用區域標記算法，自動尋找確定瓶蓋區域，計算出瓶蓋寬度的像素數，結合瓶蓋實際寬度，確定該圖像中像素數和實際長度關系。