[發(fā)明專利]一種基于三維重建技術(shù)的卷煙空頭檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510296923.0
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN105029691A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董浩;邢軍;周明珠;荊熠;周德成;李曉輝;王錦平;劉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心
• 主分類號: A24C5/34
• 分類號: A24C5/34
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳;李伊寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種卷煙空頭檢測方法，尤其涉及一種基于三維重建技術(shù)的卷煙空頭檢測方法。

背景技術(shù)

卷煙的空頭是指“卷煙端頭因煙絲未填充而形成的一定面積和深度的空陷”（GB5606.3-2005卷煙第3部分:包裝、卷制技術(shù)要求及貯運）。卷煙空頭是卷煙的重要質(zhì)量指標，空頭卷煙雖不影響抽吸，但消費者可直觀感知該缺陷，繼而對相應(yīng)卷煙品牌產(chǎn)生不良印象，從而可能抵消卷煙企業(yè)為品牌構(gòu)建付出的努力。

現(xiàn)行卷煙國家標準中，判定卷煙空頭的條件是“濾嘴卷煙空陷深度大于1.0mm，空陷截面比大于三分之二；無嘴卷煙空陷深度大于1.5mm，空陷截面比大于三分之二”。由此可見，空頭的判定要滿足面積和深度均達到一定程度，是一個三維的參數(shù)要求?，F(xiàn)有空頭檢測標準中（GB22838.9卷煙和濾棒物理性能的測定第9部分卷煙空頭），首先目測空頭區(qū)域的面積，如果面積比超過標準要求，則使用圓柱毫米尺測定該區(qū)域的深度，然后判斷煙支是否空頭，這種方法人為誤差較大，效率較低。隨著機器視覺技術(shù)的發(fā)展，也提出了一些基于視覺技術(shù)的空頭檢測方法，主要涉及的是基于面積比的空頭判定方法，如申請?zhí)枮?01310334148.4的專利《基于機器視覺的單煙支空頭檢測方法及專用設(shè)備》、申請?zhí)枮?01110326857.9的專利《一種基于機器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法》，上述專利并未考慮空頭檢測標準中空陷區(qū)需要有一定深度的條件，只能在二維尺度測出卷煙端頭的空陷面積比，如需判斷是否是空頭卷煙，還需手動測定空陷深度，不能實現(xiàn)全程自動化測量，且手動測量存在一定人為誤差，因此，也會影響判斷結(jié)果的準確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于三維重建技術(shù)的卷煙空頭檢測方法，能夠基于三維重建技術(shù)獲取空頭區(qū)域的三維形貌，測量空陷區(qū)的面積和深度，從而自動判斷卷煙是否存在空頭缺陷，提高卷煙空頭檢測的準確度和效率。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于三維重建技術(shù)的卷煙空頭檢測方法，依次包括如下步驟：

A：利用參數(shù)已知的標準物體或成像模型對攝像機成像系統(tǒng)進行標定，確定攝像機的內(nèi)外部屬性參數(shù)，建立空間坐標系中物點與物點在圖像上像點的對應(yīng)關(guān)系；

B：利用三維重建技術(shù)選擇成像方式，獲取待測煙支的端面圖像；

C：利用圖像處理分析系統(tǒng)對獲取的待測煙支的端面圖像進行預(yù)處理，去除端面圖像中的干擾和噪聲；

D：利用圖像處理分析系統(tǒng)提取端面圖像的特征參數(shù)；

E：根據(jù)三維重建技術(shù)選擇立體匹配方法，利用圖像處理分析系統(tǒng)建立步驟D中提取的端面圖像的特征參數(shù)與像點的對應(yīng)關(guān)系，獲取待測煙支端面的視差圖像；

F：對步驟E中獲取的視差圖像進行圖像深度計算，恢復(fù)圖像的三維信息，構(gòu)建空頭區(qū)域的三維模型；

G:利用三維尺寸測量技術(shù)分別測量三維模型中空頭區(qū)域的深度、面積以及待測煙支端面面積；

H:計算空頭區(qū)域面積所占煙支端面面積的比例，并進行判斷；當待測煙支為濾嘴卷煙時，若空頭區(qū)域的深度大于1.0mm，且空頭區(qū)域面積所占煙支端面面積的比例大于2/3時，則判斷待測煙支為空頭卷煙；當待測煙支為無嘴卷煙時，若空頭區(qū)域的深度大于1.5mm，且空頭區(qū)域面積所占煙支端面面積的比例大于2/3時，則判斷待測煙支為空頭卷煙。

所述的步驟D中，特征參數(shù)包括使用照明光源下的特征參數(shù)和使用結(jié)構(gòu)光源下的特征參數(shù)；使用照明光源下的特征參數(shù)包括圖像中煙支端部的顏色、紋理、輪廓、灰度、拐點、角點和邊緣，使用結(jié)構(gòu)光源下的特征參數(shù)包括受煙支端部煙絲分布調(diào)制后的結(jié)構(gòu)光亮度和彎曲程度。

所述的步驟B中，三維重建技術(shù)采用基于單目視覺技術(shù)的三維重建技術(shù)，成像方式為一臺成像設(shè)備以及結(jié)構(gòu)光源和照明光源。

所述的步驟E中，立體匹配方法為明暗度法、光度法、紋理法、輪廓法、調(diào)焦法、運動法、飛行時間法、結(jié)構(gòu)光法、莫爾條紋法、全息干涉測量法、幾何光學(xué)聚焦法、激光雷達法或Fresnel衍射法。

所述的步驟B中，三維重建技術(shù)采用基于雙目視覺技術(shù)的三維重建技術(shù)，成像方式為兩臺成像設(shè)備以及結(jié)構(gòu)光源和照明光源。

所述的步驟E中，立體匹配方法為基于顏色和灰度的區(qū)域立體匹配或基于圖像特征的立體匹配，圖像特征包括拐點、角點、邊緣、輪廓以及紋理。

所述的步驟B中，三維重建技術(shù)采用基于多目視覺技術(shù)的三維重建技術(shù)，成像方式為三臺和三臺以上成像設(shè)備以及結(jié)構(gòu)光源和照明光源。