專利名稱：一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙支檢測方法領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)的煙支檢測方法，具體為一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法。
背景技術(shù)：
在香煙加工生產(chǎn)的過程中，煙支質(zhì)量的好壞直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。為了保證煙支質(zhì)量，在香煙生產(chǎn)線的多個(gè)環(huán)節(jié)都需要安裝煙支空頭檢測器，用于檢測煙支是否存在空頭缺陷。這樣不僅成本較高，而且煙支空頭檢測器需要將靈敏度設(shè)置的很高才能夠檢測出空頭煙支，這同時(shí)可能會造成系統(tǒng)誤判斷出現(xiàn)正常煙支被剔除的情況。在國內(nèi)外煙草行業(yè)中，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用在小包外觀質(zhì)量檢測、條盒外觀質(zhì)量檢測和制絲過程中的異物探測等，針對煙支空頭檢測的應(yīng)用目前尚未出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)煙支生產(chǎn)中采用煙支空頭檢測器檢測煙支空頭誤差較高的問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于采用圖像傳感器采集待檢測煙支煙絲端面的圖像，所述圖像傳感器的光學(xué)鏡頭中心軸與待檢測煙支成一定角度，圖像傳感器將采集到的待檢測煙支煙絲端面端面的圖像傳送至計(jì)算機(jī)中；所述計(jì)算機(jī)對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進(jìn)行圖像處理，查找并繪制待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓，接著計(jì)算機(jī)計(jì)算出待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓面積即待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)； 然后計(jì)算機(jī)比較待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)與基準(zhǔn)值，當(dāng)待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)小于基準(zhǔn)值時(shí)，判斷煙支為空頭煙支。所述的一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于所述基準(zhǔn)值為正常煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)。所述的一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于所述計(jì)算機(jī)對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進(jìn)行圖像處理依次為灰度化處理、二值化處理、腐蝕處理、膨脹處理。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明中采用了光學(xué)鏡頭與煙支成一定角度安裝、根據(jù)圖像傳感器拍攝到的煙絲區(qū)域面積來判斷煙支是否存在空頭缺陷的方法。這種方法創(chuàng)新的利用了煙絲與煙支盤紙內(nèi)表面顏色對比明顯的特點(diǎn)(煙絲為褐色，盤紙內(nèi)表面為白色)，通過圖像處理技術(shù)可以很容易的對煙絲進(jìn)行識別，很大程度上降低了后期圖像處理的難度。圖像處理技術(shù)是一門非常成熟的技術(shù)，本發(fā)明中使用到的圖像處理算法都是成熟的常用算法，各種商用或開源的機(jī)器視覺函數(shù)庫中都包含了這些算法，開發(fā)人員可以直接調(diào)用。本發(fā)明提出的煙支空頭檢測方法既能應(yīng)用于單個(gè)煙支的空頭檢測，又能應(yīng)用于煙包內(nèi)多個(gè)煙支的空頭檢測，具有廣泛的應(yīng)用空間。


圖1是圖像傳感器光學(xué)鏡頭安裝角度原理圖。圖2是待檢測煙支煙絲端面圖像依次圖形處理后的效果流程圖。圖3是煙支空頭程度與煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)對應(yīng)關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖形傳感器光學(xué)鏡頭的安裝圖如圖1所示，光學(xué)鏡頭與煙支成一定的角度安裝， 當(dāng)煙支出現(xiàn)空頭時(shí)，圖像傳感器拍攝到的煙絲區(qū)域比正常煙支要小，煙支的空頭程度越大， 拍攝到的煙絲區(qū)域就越小，計(jì)算機(jī)根據(jù)每支煙拍攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)來判斷煙支是否存在空頭缺陷，即當(dāng)煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)低于系統(tǒng)設(shè)定的基準(zhǔn)值時(shí)則認(rèn)為該煙支為空頭煙支。以最常見的直徑為7. 8mm的煙支為例，要求煙支空頭基準(zhǔn)的可調(diào)范圍為0 5mm。如果煙支空頭5mm，當(dāng)圖像傳感器拍攝到的恰好全部是白色的煙支盤紙內(nèi)表面時(shí)光學(xué)鏡頭與煙支之間的角度為57. 4度。實(shí)際安裝時(shí)該角度應(yīng)該略小于57. 4度，即當(dāng)煙支空頭5mm時(shí)圖像傳感器還能拍攝到很小的煙絲區(qū)域，這樣可以保證煙支空頭基準(zhǔn)設(shè)為5mm時(shí)是有效的。計(jì)算機(jī)通過圖像處理技術(shù)對圖像傳感器拍攝到的煙絲端面圖像依次進(jìn)行灰度化、 二值化、腐蝕、膨脹等處理，然后查找并繪制煙絲區(qū)域輪廓，最后計(jì)算出輪廓面積即煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)?；叶然菫榱藢D像傳感器拍攝到的煙絲端面的彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像， 如果采用的是黑白圖像傳感器則不需要進(jìn)行灰度化處理；二值化是為了將煙絲與煙支盤紙內(nèi)表面進(jìn)行區(qū)分，將煙絲像素的灰度值設(shè)為255，煙支盤紙內(nèi)表面像素的灰度值設(shè)為0 ；腐蝕及膨脹是為了消除經(jīng)二值化處理后的圖像中的一些小噪點(diǎn)，這樣可以提高后續(xù)查找煙絲區(qū)域輪廓的速度；查找煙絲區(qū)域輪廓是為了繪制出煙絲區(qū)域的輪廓線，是后續(xù)計(jì)算煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的前提；計(jì)算煙絲區(qū)域輪廓面積是為了計(jì)算各煙絲區(qū)域輪廓線包圍的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)，即計(jì)算出煙絲區(qū)域的像素總數(shù)。圖2是圖像傳感器拍攝的一支空頭3mm煙支的煙絲端面圖像經(jīng)一系列圖像處理后的效果流程圖。圖3是本發(fā)明通過對不同空頭程度的多個(gè)煙支進(jìn)行拍攝及處理后得出的煙支空頭程度與煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的對應(yīng)關(guān)系曲線圖，從該圖可以看出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)基本呈線性比例關(guān)系。在光學(xué)鏡頭位置固定的情況下，設(shè)當(dāng)煙支空頭5mm時(shí)拍攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)為S2，當(dāng)煙支完好即空頭Omm時(shí)拍攝到的煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)為Si，可以得出煙支空頭程度和煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)的比例關(guān)系K= (Sl-S2)/5。其中S2接近于0，為便于后續(xù)計(jì)算可以將S2取為0，在實(shí)際處理過程中公式簡化為K=Sl/5。那么當(dāng)用戶要求煙支空頭基準(zhǔn)為L(mm)時(shí)，則表示當(dāng)煙絲區(qū)域像素?cái)?shù)小于(S1-L*K)時(shí)判斷該煙支為不合格煙支。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于采用圖像傳感器采集待檢測煙支煙絲端面的圖像，所述圖像傳感器的光學(xué)鏡頭中心軸與待檢測煙支成一定角度， 圖像傳感器將采集到的待檢測煙支煙絲端面端面的圖像傳送至計(jì)算機(jī)中；所述計(jì)算機(jī)對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進(jìn)行圖像處理，查找并繪制待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓，接著計(jì)算機(jī)計(jì)算出待檢測煙支煙絲區(qū)域輪廓面積即待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)；然后計(jì)算機(jī)比較待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)與基準(zhǔn)值，當(dāng)待檢測煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)小于基準(zhǔn)值時(shí)，判斷煙支為空頭煙支。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于 所述基準(zhǔn)值為正常煙支煙絲區(qū)域的像素?cái)?shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，其特征在于 所述計(jì)算機(jī)對圖像傳感器所傳送的待檢測煙支煙絲端面圖像進(jìn)行圖像處理依次為灰度化處理、二值化處理、腐蝕處理、膨脹處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的煙支空頭檢測方法，通過圖像傳感器采集待檢煙支煙絲端面的圖像并傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)通過圖像處理技術(shù)對煙支煙絲端面的圖像進(jìn)行處理并判斷煙支是否存在空頭缺陷。本發(fā)明可以很容易的對煙絲進(jìn)行識別，很大程度上降低了后期圖像處理的難度。本發(fā)明中使用到的圖像處理算法都是成熟的常用算法，各種商用或開源的機(jī)器視覺函數(shù)庫中都包含了這些算法，開發(fā)人員可以直接調(diào)用。本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用空間。
文檔編號A24C5/345GK102499471SQ20111032685
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者任鳴, 何霄峰, 余輝, 張義偉, 杜衛(wèi)丹, 楊振強(qiáng), 王法明, 鄔一鳴, 顏魏偉 申請人:上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司, 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所