[發明專利]基于機器視覺的商品條碼印制質量檢測方法

有效

• 申請號: 201811443213.6
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109410210B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 張志剛;劉蕓鶴;高凱;王璇;智少宇;劉鑫沛;黃軍勤;田筱燕
• 申請（專利權）人: 陜西省標準化研究院;西安理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/80
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

1.基于機器視覺的商品條碼印制質量檢測方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：采集待測商品條碼圖像；

步驟2：系統標定，獲取商品條碼圖像中像素值與商品條碼實際物理尺寸的比例關系；

步驟3：將商品條碼圖像中的條碼區域圖像、字符區域圖像分割出來；具體按照以下步驟實施：

步驟3.1：對待測圖像采用大律法進行二值化處理；

步驟3.2：對步驟3.1處理后的條碼圖像進行邊緣檢測及梯度差計算；采用Sobel算子分別進行水平方向卷積運算和垂直方向卷積運算；

Gx(i,j)＝[f(i+1,j-1)+2f(i+1,j)+f(i+1,j+1)]-[f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)]；

Gy(i,j)＝[f(i-1,j-1)+2f(i,j-1)+f(i+1,j-1)]-[f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)]

式中，f(i,j)表示原圖像；G_x(i,j)表示水平方向的梯度值；G_y(i,j)表示垂直方向的梯度值；

二者之差即為梯度差，公式如下：

G(i,j)＝G_x(i,j)-G_y(i,j)

步驟3.3：對步驟3.2處理后的圖像進行形態學處理；采用矩形結構元素依次進行閉運算、腐蝕運算和膨脹運算，得到類矩形區域；

所述矩形結構元素為3列2行；所述閉運算進行一次；所述腐蝕運算進行兩次；所述膨脹運算進行九次；

步驟3.4：對步驟3.3處理后的類矩形區域進行輪廓提取；通過輪廓跟蹤，得到最小外接矩形；進行裁切，得到條碼圖像；

步驟3.5：對步驟3.4得到的條碼圖像進行傾斜校正；先運用Canny算子進行邊緣檢測；再通過Hough直線檢測，得到條碼邊緣直線族；再測條碼圖像的傾斜角度；最后通過仿射變換和雙線性內插算法進行旋轉校正，得到端正的條碼圖像；

步驟3.6：對步驟3.5得到的條碼圖像進行區域分割；對條碼圖像依次進行二值化、Canny邊緣提取；對邊緣圖像做垂直投影，確定出條碼區域圖像的左右邊界；對邊緣圖像做水平投影，確定出條碼區域圖像的上下邊界；從條碼圖像中分割出條碼區域圖像及字符區域圖像；

步驟4：分析條碼區域圖像，計算出相關檢測項數據；具體按照以下步驟實施：

計算條碼區域圖像的結構尺寸參數及光學特性參數；

(1)結構尺寸參數的計算：對條碼區域圖像分別做水平投影和垂直投影，從水平投影圖像中間位置向上掃描，得到上邊界點P_a；向下掃描，得到下邊界點P_b；從垂直投影圖像中間位置向左掃描，得到左邊界點P₁，繼續向左掃描，經過空白區，直至測得左側空白區臨界點P₃；同理，從垂直投影圖像的中間位置向右掃描，得到右邊界點P₂；繼續向右掃描，經過空白區，直至測得右側空白區臨界點P₄；

則實際待測商品條碼的結構尺寸參數計算如下：

條寬：W＝(P₂-P₁)*Dx

Z尺寸：Z＝((P₂-P₁)/95)*Dx

左空白區寬度：W_BL＝(P₁-P₃)*Dx

右空白區寬度：W_BR＝(P₄-P₂)*Dx

條高：H＝(P_b-P_a)*Dy

(2)光學特性參數的計算：對條碼區域圖像高度在P_a與P_b之間的10％-90％區域內，在水平方向上均勻選取10條掃描線，對每條掃描線進行如下分析計算；

找出掃描線中反射率最低和最高的點；最小反射率記為R_min；最高反射率記為R_max；則閾值GT為：

GT＝(R_max+R_min)/2

以GT為閾值對該掃描線的反射率進行逐點比對，大于GT的點屬于空區域，即空單元；小于GT的點屬于條區域，即條單元；條單元反射率記為R_b；空單元反射率記為R_s；則該掃描線的反射率R為：

R＝(R_b+R_s)/2

取反射率為R的點的橫坐標為相鄰單元的邊界；

對所有邊界點找出其兩側R_b和R_s；則最小邊緣反差EC_min為：

EC_min＝R_s-R_b

符號反差SC為：

SC＝R_max-R_min

調制比MOD為：

MOD＝EC_min/SC

單個單元內，最高反射率與最低反射率之差記為ERN；找出所有單元中的最大ERN，記為ERN_max；則缺陷度DEF為：

DEF＝ERN_max/SC

可譯碼度V_c為：

式中，e_i表示條碼區域圖像中相鄰兩條單元相應的左或右邊緣之間的距離，其中，中間分隔符i＝1,2,3,4，其余i＝1,2；

RT_j為參考閾值，其中，j＝2,3,4，

P為字符寬度；

(3)獲取參考譯碼：根據編碼原理，采用相似邊距離法對條碼區域圖像進行譯碼，記下譯碼數據；

步驟5：分析字符區域圖像，計算出相關檢測項數據；具體按照以下步驟實施：

針對字符區域圖像，計算字符高度、字符數據；

(1)字符高度：對字符區域圖像做水平投影，測其上、下邊界點，兩點間距離即為字符高度；

(2)字符數據：制作0-9十個數字固定大小的標靶圖像，作為標準模板；對字符區域圖像做垂直投影，依次分割出各字符；剔除分隔符，進行歸一化處理；將各字符與標準模板進行逐一對比，完成字符識別；

將字符識別結果與譯碼數據進行比較，進行一致性檢測；若二者一致，則結果為“譯碼正確”；若不一致，則結果為“譯碼錯誤”；若無法譯碼，則結果為“不能譯碼”；

步驟6：根據《商品條碼條碼符號印制質量的檢驗》對各檢測項數據進行分析計算，形成檢驗結論。