[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)結(jié)構(gòu)相似度的標(biāo)簽鑒別方法

有效

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• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108805862B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高吉;李勃;董蓉;梁振華;黃璜;史德飛;查俊
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);南京匯川圖像視覺技術(shù)有限公司;南京匯川工業(yè)視覺技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/33;G06K9/62
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 奚銘

一種基于改進(jìn)結(jié)構(gòu)相似度的曲面相似標(biāo)簽鑒別方法，包括圖像采集、模板圖像處理、圖像分割與拉伸、圖像配準(zhǔn)、相似度鑒別等步驟；圖像采集包括待測圖像和模板圖像的采集；模板圖像處理實(shí)現(xiàn)模板圖像的拉伸和標(biāo)簽區(qū)域的裁剪；圖像分割與拉伸實(shí)現(xiàn)了從待測圖像中分割出標(biāo)簽區(qū)域，得到待測標(biāo)簽圖像；圖像配準(zhǔn)步驟對模板標(biāo)簽圖像和待測標(biāo)簽圖像進(jìn)行配準(zhǔn)；相似度鑒別步驟通過改進(jìn)的結(jié)構(gòu)相似度GDSSIM計(jì)算模板標(biāo)簽圖像和待測標(biāo)簽圖像之間的相似度，從而鑒別標(biāo)簽是否為相同的標(biāo)簽。本發(fā)明的標(biāo)簽鑒別方法步驟簡單，不僅適用于平面標(biāo)簽，尤其適用于曲面標(biāo)簽，面對標(biāo)簽圖像中光照不均勻和輕微形變的情況下不易鑒別的問題，能取得良好的鑒別效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器視覺以及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，為一種給予改進(jìn)結(jié)構(gòu)相似度的標(biāo)簽鑒別方法。

背景技術(shù)

標(biāo)簽用于記載產(chǎn)品的關(guān)鍵信息，尤其是在食品包裝領(lǐng)域，在目前的食品生產(chǎn)線上，受環(huán)境、設(shè)備、人為因素等眾多不確定因素的影響，食品上的標(biāo)簽可能會(huì)存在各種缺陷，例如標(biāo)簽漏貼、歪貼、錯(cuò)貼等，這些缺陷是嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量問題。其中相似標(biāo)簽的錯(cuò)貼是一種很難鑒別的缺陷，相似標(biāo)簽之間標(biāo)簽圖案相似或者大部分文字相同，因此相似標(biāo)簽的鑒別問題對傳統(tǒng)的缺陷檢測方法是個(gè)難題。

傳統(tǒng)的標(biāo)簽鑒別以人工鑒別的方法為主，人工鑒別受主觀因素影響較大，工人工作強(qiáng)度大，長時(shí)間工作容易造成視覺疲勞，出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。隨著工業(yè)生產(chǎn)速度的不斷提高以及人力成本的日益增長，傳統(tǒng)人工檢測的方法無法滿足現(xiàn)代化生成的要求。除了人工檢測，基于圖像處理的自動(dòng)化標(biāo)貼檢測方法被引入生產(chǎn)線，提高了檢測效率，降低了生產(chǎn)成本。

目前用于標(biāo)簽鑒別的方法主要有圖像差影分析法、特征區(qū)塊模板匹配法、圖像質(zhì)量評價(jià)法等。圖像差影分析法將模板標(biāo)簽圖像與待測標(biāo)簽進(jìn)行差分，根據(jù)差分結(jié)果鑒別兩者是否相同標(biāo)簽，適用于光照條件良好的平面標(biāo)簽鑒別，但光照不均勻時(shí)鑒別率較低，且無法解決曲面標(biāo)簽的鑒別問題；模板匹配法通過事先選定標(biāo)簽圖像的特征區(qū)塊，根據(jù)這些特征塊在待測標(biāo)簽圖像的匹配結(jié)果來實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽的鑒別，需要事先人工選定多個(gè)特征塊，且進(jìn)行多次模板匹配比較耗時(shí)。此外，以結(jié)構(gòu)相似度(Structural SIMilarity，SSIM)算法為代表的圖像質(zhì)量評價(jià)法，通過計(jì)算模板標(biāo)簽圖像和待測標(biāo)簽之間的相似度來進(jìn)行鑒別標(biāo)簽，但SSIM因?yàn)閰⒖剂藞D像的亮度因素，僅適用于光照環(huán)境穩(wěn)定的標(biāo)簽圖像鑒別，對光照不均勻的情況魯棒性不夠；還要基于圖像相位一致性特征和梯度幅值的FSIM算法，其圖像相位一致性特征對相似標(biāo)簽的區(qū)分度不夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是：目前標(biāo)簽鑒別應(yīng)用中的主要技術(shù)問題，是由于標(biāo)簽圖像中存在一定程度的光照不均勻以及標(biāo)簽形變情況，不僅導(dǎo)致了圖像配準(zhǔn)中的精度丟失，而且現(xiàn)有標(biāo)簽鑒別方法對光照不均勻和形變的魯棒性不夠，檢測精度不能滿足使用需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于改進(jìn)結(jié)構(gòu)相似度的標(biāo)簽鑒別方法，利用改進(jìn)的結(jié)構(gòu)相似度算法求取模板標(biāo)簽圖像與待測標(biāo)簽圖像的相似度，用于鑒別相似標(biāo)簽，所述改進(jìn)的結(jié)構(gòu)相似度算法為基于梯度信息、差異值哈希的結(jié)構(gòu)相似度算法，簡稱GDSSIM，所述標(biāo)簽鑒別方法包括以下步驟：

步驟一、圖像采集：采集標(biāo)簽圖像，包括無損的模板圖像T，以及在生產(chǎn)線上實(shí)時(shí)采集的待測圖像S；

步驟二、模板處理：如模板圖像T為平面圖像，裁剪出圖像中的標(biāo)簽部分，作為模板標(biāo)簽圖像M，如模板圖像T為曲面圖像，拉伸為平面圖像，然后裁剪出拉伸結(jié)果圖像中的標(biāo)簽部分，作為模板標(biāo)簽圖像M；

步驟三、圖像分割與拉伸：對步驟一中采集的待測圖像S進(jìn)行分割操作得到標(biāo)簽區(qū)域圖像，利用柱面反投影法對分割得到的圖像進(jìn)行拉伸，獲得拉伸校正后的待測標(biāo)簽圖像F；

步驟四、圖像配準(zhǔn)：利用SIFT特征點(diǎn)匹配算法對模板標(biāo)簽圖像M和待測標(biāo)簽圖像F進(jìn)行配準(zhǔn)，得到配準(zhǔn)后的待測標(biāo)簽區(qū)域圖像F_M；