專利名稱：一種面類食品射線檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射線檢測技術(shù)，具體涉及一種面類食品射線檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
食品在加工和包裝時，常常會摻雜著某些異物，主要包括有金屬、玻璃、石頭、塑料 和橡膠等異物，這些異物不僅影響著食品的質(zhì)量，而且某些異物難于用肉眼檢測，容易被消 費者誤食，造成食品安全事故。因此，加工食品在市場出售前，必須檢查其中是否含有金屬 等污染物或異物。傳統(tǒng)的檢測技術(shù)包括有金屬探測器、超聲波成像檢測、X射線檢測等技術(shù)。 而目前廣泛在生產(chǎn)線上應(yīng)用的X射線檢測系統(tǒng)是一種目測檢測系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品之后 使用人手剔除產(chǎn)品，一般存在著以下問題(1)檢測的產(chǎn)品數(shù)量非常龐大，操作人員長時間 進(jìn)行單一枯燥的工作，造成視覺疲勞，容易出現(xiàn)漏檢、誤檢等狀況；(2)某些異物體積較小， 在快速滾動的屏幕上，不容易被操作人員發(fā)現(xiàn)；(3)人眼的處理速度不及計算機(jī)運算速度， 勞動力成本高；(4)檢測結(jié)果受到操作人員的主觀意識影響，測量尺度不統(tǒng)一，產(chǎn)品質(zhì)量難 以得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種操作簡單、使用方 便安全，可對面類食品中的面餅破裂、料包丟失或異物進(jìn)行自動檢測、識別以及自動報警的 面類食品射線檢測方法。本發(fā)明的另一目的在于提供實現(xiàn)上述方法的面類食品射線檢測裝置。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種面類食品射線檢測方法，具體包括如下步驟(I)X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射線，使X射線穿過被測食品；(2)CXD攝像機(jī)接收穿過被測食品的X射線，形成被測食品的CXD圖像；(3)控制電腦中的圖像輸入模塊從CXD攝像機(jī)獲取所述CXD圖像；(4)所述CXD圖像經(jīng)圖像信息再組織模塊處理，封裝成可處理的圖像數(shù)據(jù)格式，形 成連續(xù)的圖像信息； (5)控制電腦中的檢測模塊根據(jù)圖像信息，對被測食品檢測識別，并對存在面餅破 裂、料包丟失或存在異物的情況做出相應(yīng)的報警信號。所述步驟(1)中，X射線發(fā)生裝置由控制電腦中的控制模塊控制運行，具體包括如 下步驟(1-1)初始化控制電腦的串行通信端口，協(xié)商通信協(xié)議、通信速率和數(shù)據(jù)校驗準(zhǔn) 則；(1-2)所述控制電路與控制模塊通過串行通信端口進(jìn)行握手操作，確認(rèn)通信可靠 性，并建立控制電路與控制模塊之間的通信；(1-3)所述控制模塊向控制電路發(fā)送控制信號，控制電路啟動食品傳送裝置和X
5射線發(fā)生裝置，食品傳送裝置將被測食品傳送至檢測位置，同時X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射 線，使其穿過被測食品；作為優(yōu)選，所述X射線發(fā)生裝置和食品傳送裝置的運行參數(shù)由控制電腦中的控制 模塊控制，當(dāng)操作人員更改X射線發(fā)生裝置或食品傳送裝置運行參數(shù)時，則控制模塊向X射 線發(fā)生裝置和食品傳送裝置發(fā)送新的運行參數(shù)；控制模塊定時每500ms向控制電路發(fā)送狀態(tài)檢測命令，對X射線發(fā)生裝置和食品 傳送裝置檢測，具體如下向控制電路發(fā)送狀態(tài)檢測命令，控制模塊接收返回狀態(tài)；控制模 塊對返回狀態(tài)信息進(jìn)行譯碼，并控制X射線發(fā)生裝置和食品傳送裝置更新實時運行的電流 值、電壓值、運行時間以及各種運行異常狀態(tài)；若發(fā)現(xiàn)運行異常，發(fā)出運行異常報警信息；所述步驟(2)中，CCD攝像機(jī)由控制電腦的圖像輸入模塊控制，具體步驟為(2-1)控制電腦的圖像輸入模塊初始化CXD攝像機(jī)的運行參數(shù)，并啟動CXD攝像 機(jī)；(2-2)圖像輸入模塊發(fā)送信號，對CCD攝像機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的亮校準(zhǔn)與暗校準(zhǔn)；(2-3)所述CXD攝像機(jī)接收穿過被測食品的X射線，形成CXD圖像。所述步驟(3)中圖像輸入模塊獲取CXD圖像的具體步驟如下(3-1)圖像提取模塊從CXD攝像機(jī)中獲取單線CXD圖像，連續(xù)獲取40次；(3-2)校正模塊對所獲取的單線CXD圖像校正其圖像灰度；(3-3)封裝模塊將連續(xù)的40次單線CXD圖像封裝成一幅40線圖像，并將所述40 線圖像發(fā)送至圖像信息再組織模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(4)；所述步驟(4)中，圖像信息再組織模塊對CXD圖像的處理步驟如下(4-1)圖像壓入模塊接收所述步驟(3-3)發(fā)送的40線圖像，把40線圖像壓入自身 鏈表隊末；(4-2)鏈長檢測模塊檢查鏈表長度，判斷鏈表中圖像數(shù)量是否大于或等于16，若 是，則執(zhí)行步驟(4-3)，否則執(zhí)行步驟(4-1)；(4-3)圖像重組模塊提取鏈表中前16幅圖像組合成一幀，并釋放鏈表頭的圖像；(4-4)圖像檢測模塊檢查步驟(4-3)提取的一幀是否含有一個完整的面餅，若 存在完整的一個面餅，則把該幀發(fā)送至檢測模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟 (4-1)。所述步驟(5)對被測食品的檢測識別包括如下步驟(5-1)面餅檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測面餅是否破裂，若有 破裂，則標(biāo)識為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；(5-2)料包檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測料包是否丟失，若有 丟失，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包；(5-3)異物檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測食品是否存在異物， 若有異物，則對異物位置做標(biāo)識，否則標(biāo)識為無異物食品；(5-4)根據(jù)步驟(5-1) (5-3)的檢測結(jié)果，異常表達(dá)模塊根據(jù)檢測結(jié)果的標(biāo)識信息 對食品圖像進(jìn)行染色處理；(5-5)異常圖像保存模塊根據(jù)所述步驟(5-4)處理后的圖像信息，將出現(xiàn)異常的 食品圖像信息保存至指定路徑，同時對食品存在面餅破裂、料包丟失或存在異物的情況分
6別做出相應(yīng)的報警信號。所述步驟(5-1)面餅檢測模塊對食品的檢測步驟如下(5-1-1)面餅分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出面餅所處位置的面 餅區(qū)域；(5-1-2)膨脹模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行膨脹處理；(5-1-3)平均灰度計算模塊計算面餅區(qū)域的平均背景灰度值；(5-1-4)腐蝕模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行腐蝕處理，收縮并標(biāo)記面餅區(qū)域；(5-1-5)破裂點識別模塊根據(jù)收縮后的面餅區(qū)域，計算該面餅區(qū)域中每一點的灰 度值與所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于設(shè)定的差值閾值，則該點為破裂點，否則 忽略該點；(5-1-6)異常識別模塊計算破裂點總數(shù)，若破裂點總數(shù)大于設(shè)定的總數(shù)閾值，則標(biāo) 識該面餅為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；所述步驟(5-2)料包檢測模塊對食品的檢測步驟如下(5-2-1)料包分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出料包所處位置的料 包區(qū)域；(5-2-2)料包丟失識別模塊根據(jù)步驟(5-2-1)所得的料包區(qū)域，計算料包面積，若 料包面積小于設(shè)定的面積閥值，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包。所述步驟(5-3)中，異物檢測模塊提取圖像信息的封閉區(qū)域，并通過將封閉區(qū)域 的平均灰度值和對比度值與設(shè)定的閾值范圍做比較來檢測其是否含有異物，并標(biāo)記出異物 區(qū)域，其具體步驟如下(5-3-1)對較大異物進(jìn)行自動識別，卷積模塊繪制一個13 X 13的卷積模板(LOG卷 積模板)，通過所述卷積模板對所述步驟(4)獲得的圖像信息進(jìn)行卷積操作，提取圖像中的 邊緣；(5-3-2)提取邊緣模塊對步驟(5-3-1)獲得的邊緣進(jìn)行分類，逐一提取封閉的邊 緣，去除不封閉的邊緣；(5-3-3)潛在異物識別模塊檢測步驟(5-3-2)所提取的封閉邊緣所圍繞的面積 (即提取圖像的封閉邊緣，計算封閉邊緣內(nèi)部面積，根據(jù)面積閾值確定可能的缺陷，并分割 出潛在缺陷)，若面積在設(shè)定的范圍之內(nèi)(即封閉邊緣所圍繞的面積大于30像素)，則所述 封閉邊緣為潛在異物邊緣，進(jìn)行步驟(5-3-4)，否則放棄該邊緣，執(zhí)行步驟(5-3-6)；(5-3-4)異物位置識別模塊計算潛在異物邊緣的強(qiáng)邊緣點總數(shù)，并計算潛在異物 邊緣包圍區(qū)域的平均灰度值和對比度；(5-3-5)異物位置定位模塊根據(jù)所述(5-3-4)判斷該區(qū)域是否為異物，若強(qiáng)邊緣 點總數(shù)、平均灰度值、對比度均位于設(shè)定的閥值范圍之內(nèi)，則標(biāo)識該區(qū)域為異物位置，否則 標(biāo)識為正常位置；即該強(qiáng)邊緣點總數(shù)必需占有總邊緣長度的一定百分比，若高于該百分比， 而且平均灰度值、對比度均位于設(shè)定的閥值范圍之內(nèi)，則認(rèn)為封閉邊緣做包圍的區(qū)域為異 物區(qū)域；(5-3-6)邊緣檢測模塊判斷是否完成所有邊緣的檢測，若是，則執(zhí)行步驟 (5-3-7)，否則，執(zhí)行(5-3-2) (5-3-5)；(5-3-7)對較小異物進(jìn)行自動識別，卷積模塊繪制一個7X7的卷積模板，通過所
7述卷積模板對所述步驟(4)獲得的圖像信息進(jìn)行卷積操作，提取圖像中的邊緣，并循環(huán)執(zhí) 行步驟(5-3-2) (5-3-6)，直至檢測完畢；所述步驟(5-4)對食品圖像染色處理的具體步驟如下(5-4-1)異常種類分割模塊根據(jù)步驟(5-1) (5_3)的檢測結(jié)果，分別分割食品圖 像；(5-4-2)顏色轉(zhuǎn)換模塊對步驟(5-4-1)的分割后的食品圖像分別進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換；(5-4-3)染色模塊對食品圖像進(jìn)行染色處理。實現(xiàn)上述方法的面類食品射線檢測裝置，包括食品傳送裝置、成像裝置、控制電路 和控制電腦，所述控制電腦內(nèi)設(shè)有異物智能識別系統(tǒng)，所述食品傳送裝置和成像裝置均與 控制電路連接，所述控制電路與控制電腦中的異物智能識別系統(tǒng)連接，所述異物智能識別 系統(tǒng)與成像裝置連接。所述成像裝置包括CXD攝像機(jī)和X射線發(fā)生裝置，所述CXD攝像機(jī)與控制電腦中 的異物智能識別系統(tǒng)連接，所述X射線發(fā)生裝置與控制電路連接，所述X射線發(fā)生裝置、被 測食品的檢測位置、CXD攝像機(jī)按射線路徑依次設(shè)置；所述異物智能識別系統(tǒng)包括控制模塊以及依次連接的圖像輸入模塊、圖像信息再 組織模塊和檢測模塊，所述控制模塊與控制電路連接，所述圖像輸入模塊與CCD攝像機(jī)連接。所述檢測模塊包括面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊、異常表達(dá)模塊和 異常圖像保存模塊，所述面餅檢測模塊、料包檢測模塊和異物檢測模塊均與圖像信息再組 織模塊連接，且均與異常表達(dá)模塊連接；異常表達(dá)模塊與異常圖像保存模塊連接。所述面餅檢測模塊包括依次連接的面餅分割模塊、膨脹模塊、平均灰度計算模塊、 腐蝕模塊、破裂點識別模塊和異常識別模塊，所述面餅分割模塊與圖像輸入模塊連接，所述 異常識別模塊與異常表達(dá)模塊連接；所述料包檢測模塊包括依次連接的料包分割模塊和料包丟失識別模塊，所述料包 分割模塊與圖像輸入模塊連接，所述料包丟失識別模塊與異常表達(dá)模塊連接；所述異常表達(dá)模塊包括依次連接的異常種類分割模塊、顏色轉(zhuǎn)換模塊和染色模 塊，所述異常種類分割模塊分別與面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊連接，所述 染色模塊與異常圖像保存模塊連接；所述圖像輸入模塊包括依次連接的圖像提取模塊、校正模塊和封裝模塊，所述圖 像信息再組織模塊包括依次連接的圖像壓入模塊、鏈長檢測模塊、圖像重組模塊和圖像檢 測模塊，所述圖像提取模塊與成像裝置連接，所述封裝模塊與圖像壓入模塊連接，所述圖像 檢測模塊分別與檢測模塊中的面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊連接。作為優(yōu)選，所述異物檢測模塊包括依次連接的卷積模塊、提取邊緣模塊、潛在異物 識別模塊、異物位置定位模塊和邊緣檢測模塊，所述卷積模塊與圖像輸入模塊連接，所述異 物位置識別模塊與異常表達(dá)模塊連接。作為優(yōu)選，所述異物智能識別系統(tǒng)還包括賬戶管理模塊，所述賬戶管理模塊分別 與控制模塊、圖像輸入模塊、圖像信息再組織模塊和檢測模塊連接。所述賬戶管理模塊用于 管理整個異物智能識別系統(tǒng)的入口，對使用該系統(tǒng)人員身份進(jìn)行驗證，更改管理人員密碼。本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點和效果
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1、本發(fā)明可以對面類食品中夾雜的異物進(jìn)行自動檢測，且具有安全、準(zhǔn)確、可靠、 檢測效率高等優(yōu)點。2、本發(fā)明可檢測面類食品中面餅的破裂和料包的缺失情況，具有客觀唯一的標(biāo) 準(zhǔn)，不受操作人員的主觀標(biāo)準(zhǔn)影響。3、本發(fā)明采用圖像處理技術(shù)，可以提高產(chǎn)品的檢測效率，避免檢測結(jié)果受到操作 人員的主觀意識影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，降低了操作人員的負(fù)擔(dān)和企業(yè)的勞動力成 本。


圖1是本發(fā)明方法的總體流程示意圖。圖2是圖1所示方法在步驟(3)獲取CXD圖像的流程示意圖。圖3是圖1所示方法在步驟(4)處理CXD圖像的流程示意圖。圖4是圖1所示方法在步驟(5)檢測模塊檢測被測食品的流程示意圖。圖5是圖4所示方法在步驟(5-1)檢查面餅狀況和步驟(5-2)檢查料包狀況的流 程示意圖。圖6是圖4所示方法在步驟(5-3)檢查異物的流程示意圖。圖7是本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7所示裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖9是圖8所示裝置面餅檢測模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖10是圖8所示裝置料包檢測模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖11是圖8所示裝置異物檢測模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖12是圖8所示裝置異常表達(dá)模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖13是圖8所示裝置圖像輸入模塊和圖像信息再組織模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限 于此。實施例本面類食品射線檢測方法，如圖1所示，具體包括如下步驟(1)X射線發(fā)生裝置3發(fā)射X射線，使X射線穿過被測食品4 ；(2) CXD攝像機(jī)5接收穿過被測食品4的X射線，形成被測食品4的CXD圖像；
(3)控制電腦1中的圖像輸入模塊從CXD攝像機(jī)5獲取所述CXD圖像；(4)所述CXD圖像經(jīng)圖像信息再組織模塊處理，封裝成可處理的圖像數(shù)據(jù)格式，形 成連續(xù)的圖像信息；(5)控制電腦1中的檢測模塊根據(jù)圖像信息，對被測食品4檢測識別，并對存在面 餅破裂、料包丟失或存在異物的情況做出相應(yīng)的報警信號。所述步驟(1)中，X射線發(fā)生裝置3由控制電腦1中的控制模塊控制，具體包括如 下步驟(1-1)初始化控制電腦1的串行通信端口(即串口)，協(xié)商通信協(xié)議、通信速率和數(shù)據(jù)校驗準(zhǔn)則；(1-2)所述控制電路2與控制模塊通過串行通信端口進(jìn)行握手操作，確認(rèn)通信可 靠性，并建立控制電路2與控制模塊之間的通信；(1-3)所述控制模塊向控制電路2發(fā)送控制信號，控制電路2啟動食品傳送裝置6 和X射線發(fā)生裝置3，食品傳送裝置6將被測食品4傳送至檢測位置，同時所述X射線發(fā)生 裝置3發(fā)射X射線，使其穿過被測食品4 ；所述X射線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6的運行參數(shù)由控制電腦1中的控制模塊 控制，當(dāng)操作人員更改X射線發(fā)生裝置3或食品傳送裝置6運行參數(shù)時，則控制模塊向X射 線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6發(fā)送新的運行參數(shù)；控制模塊定時每500ms向控制電路2發(fā)送狀態(tài)檢測命令，對X射線發(fā)生裝置3和 食品傳送裝置6檢測，具體如下向控制電路2發(fā)送狀態(tài)檢測命令，控制模塊接收返回狀態(tài)； 控制模塊對返回狀態(tài)信息進(jìn)行譯碼，并控制X射線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6更新實時 運行的電流值、電壓值、運行時間以及各種運行異常狀態(tài)；若發(fā)現(xiàn)運行異常，發(fā)出運行異常
報警信息。當(dāng)操作人員確認(rèn)身份驗證之后，控制模塊隨即啟動，并初始化通信串行端口，設(shè)置 通信協(xié)議、波特率等參數(shù)。若串口初始化失敗，發(fā)出錯誤信息并重新啟動控制模塊的運行。 若串口初始化成功，隨即啟動串口數(shù)據(jù)接收的監(jiān)聽線程，監(jiān)聽控制電路2返回的信息。接 著，控制模塊與控制電路2發(fā)送握手信號，確認(rèn)通信可靠性。通信可靠性獲得確認(rèn)后，控制 模塊向食品傳送裝置6和X射線發(fā)生裝置3發(fā)送初始設(shè)置參數(shù)，所述初始設(shè)置參數(shù)包括X 射線發(fā)生裝置3的運行電流、運行電壓、運行定時和食品傳送裝置6(即自動傳送帶)的運 行速度等。初始化參數(shù)設(shè)置成功后，控制模塊進(jìn)入循環(huán)運作狀態(tài)直至操作人員停止其操作。 在循環(huán)運作期間，操作人員可以更改各種參數(shù)或發(fā)送運作/停止命令，當(dāng)操作人員發(fā)出命 令時，這些命令通過串口發(fā)送至控制電路2，控制電路2對食品傳送裝置6和X射線發(fā)生裝 置3作出適當(dāng)?shù)淖兏蚩刂疲缓蠓祷卮_認(rèn)信息?？刂颇K接收確認(rèn)信息，對信息進(jìn)行譯碼 解讀，確認(rèn)命令更改成功后，更新食品傳送裝置6和X射線發(fā)生裝置3在控制電腦1中的相 關(guān)fe息。若操作人員沒有向食品傳送裝置6和X射線發(fā)生裝置3手動發(fā)送命令，控制模塊 將會每間隔500ms發(fā)送狀態(tài)檢測命令。當(dāng)操作人員發(fā)出退出命令時，為確保裝置的運行安全性，控制模塊會自動向X射 線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6發(fā)送X射線停止命令和食品傳送裝置6停止命令。確認(rèn)X 射線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6停止工作后，關(guān)閉通信串口。所述步驟(2)中，CXD攝像機(jī)5由控制電腦1的圖像輸入模塊控制，具體步驟為(2-1)控制電腦1的圖像輸入模塊初始化CXD攝像機(jī)5的運行參數(shù)，并啟動C⑶攝 像機(jī)5 ；(2-2)圖像輸入模塊發(fā)送信號，對CXD攝像機(jī)5進(jìn)行相應(yīng)的亮校準(zhǔn)與暗校準(zhǔn)；(2-3)所述CXD攝像機(jī)5接收穿過被測食品4的X射線，形成CXD圖像。如圖2所示，所述步驟(3)中圖像輸入模塊獲取CXD圖像的具體步驟如下(3-1)圖像提取模塊從CXD攝像機(jī)5中獲取單線CXD圖像，連續(xù)獲取40次(每當(dāng)
10CXD攝像機(jī)5獲取得40線的圖像信息時，將產(chǎn)生新的一幀)；(3-2)校正模塊對所獲取的單線CXD圖像校正其圖像灰度；(3-3)封裝模塊將連續(xù)的40次單線CXD圖像封裝成一幅40線圖像，并將所述40 線圖像發(fā)送至圖像信息再組織模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(4)；如圖3所示，所述步驟(4)中，圖像信息再組織模塊主要負(fù)責(zé)將把離散的CCD圖像 組織成連貫視頻流的圖像信息，送往檢測模塊；其對CXD圖像的處理步驟如下(4-1)圖像壓入模塊接收所述步驟(3-3)發(fā)送的40線圖像，把40線圖像壓入自身 鏈表隊末；(4-2)鏈長檢測模塊檢查鏈表長度，判斷鏈表中圖像數(shù)量是否大于或等于16，若 是，則執(zhí)行步驟(4-3)，否則執(zhí)行步驟(4-1)；(4-3)圖像重組模塊提取鏈表中前16幅圖像組合成一幀，并釋放鏈表頭的圖像， 即當(dāng)鏈表中包含足夠信息，圖像重組模塊從對頭歷遍該鏈表的前16項，并產(chǎn)生新的一幀視 頻數(shù)據(jù)，同時刪除鏈表頭出的圖像信息，釋放鏈表頭的圖像，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流動；(4-4)圖像檢測模塊檢查步驟(4-3)提取的一幀是否含有一個完整的面餅，若 存在完整的一個面餅，則把該幀發(fā)送至檢測模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟 (4-1)。如圖4所示，所述步驟(5)對被測食品4的檢測識別包括如下步驟(5-1)面餅檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測面餅是否破裂，若有 破裂，則標(biāo)識為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；(5-2)料包檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測料包是否丟失，若有 丟失，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包；(5-3)異物檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測食品是否存在異物 (包括較小異物和較大異物)，若有異物，則對異物位置做標(biāo)識，否則標(biāo)識為無異物食品；(5-4)根據(jù)步驟(5-1) (5-3)的檢測結(jié)果，異常表達(dá)模塊根據(jù)檢測結(jié)果的標(biāo)識信 息對食品圖像進(jìn)行染色處理，即根據(jù)檢測結(jié)果對面餅、料包和異物分別進(jìn)行染色處理；(5-5)異常圖像保存模塊根據(jù)所述步驟(5-4)處理后的圖像信息，將出現(xiàn)異常的 食品圖像信息保存至指定路徑，同時對食品存在面餅破裂、料包丟失或存在異物的情況分 別做出相應(yīng)的報警信號。如圖5所示，所述步驟(5-1)面餅檢測模塊對食品的檢測步驟如下(5-1-1)面餅分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出面餅所處位置的面 餅區(qū)域；在填充灰度閾值分割中，根據(jù)分割后的間隙來標(biāo)識面餅位置；(5-1-2)膨脹模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行膨脹處理；膨脹處理通過使用方形結(jié)構(gòu)元素來 實現(xiàn)；(5-1-3)平均灰度計算模塊計算面餅區(qū)域的平均背景灰度值；(5-1-4)腐蝕模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行腐蝕處理，收縮并標(biāo)記面餅區(qū)域；(5-1-5)破裂點識別模塊根據(jù)收縮后的面餅區(qū)域，計算該面餅區(qū)域中每一點的灰 度值與所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于設(shè)定的差值閾值，則該點為破裂點，否則 忽略該點；(5-1-6)異常識別模塊計算破裂點總數(shù)，若破裂點總數(shù)大于設(shè)定的總數(shù)閾值，則標(biāo)識該面餅為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；如圖5所示，所述步驟(5-2)料包檢測模塊對食品的檢測步驟如下(5-2-1)料包分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出料包所處位置的料 包區(qū)域；(5-2-2)料包丟失識別模塊根據(jù)步驟(5-2-1)所得的料包區(qū)域，計算料包面積，若 料包面積小于設(shè)定的面積閥值，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包。所述步驟(5-3)中，異物檢測模塊提取圖像信息的封閉區(qū)域，并將封閉區(qū)域的平 均灰度值和對比度值與設(shè)定的閾值做比較來檢測其是否含有異物，并標(biāo)記出異物區(qū)域，如 圖6所示，其具體步驟如下(5-3-1)對較大異物進(jìn)行自動識別，卷積模塊繪制一個13 X 13的卷積模板(LOG卷 積模板)，通過所述卷積模板對所述步驟(4)獲得的圖像信息進(jìn)行卷積操作，提取圖像中的 邊緣；(5-3-2)提取邊緣模塊對步驟(5-3-1)獲得的邊緣進(jìn)行分類，逐一提取封閉的邊 緣，去除不封閉的邊緣；(5-3-3)潛在異物識別模塊檢測步驟(5-3-2)所提取的封閉邊緣所圍繞的面積 (即提取圖像的封閉邊緣，計算封閉邊緣內(nèi)部面積，根據(jù)面積閾值確定可能的缺陷，并分割 出潛在缺陷)，若面積在設(shè)定的范圍之內(nèi)(即封閉邊緣所圍繞的面積大于30像素)，則所述 封閉邊緣為潛在異物邊緣，進(jìn)行步驟(5-3-4)，否則放棄該邊緣，執(zhí)行步驟(5-3-6)；(5-3-4)異物位置識別模塊計算潛在異物邊緣的強(qiáng)邊緣點總數(shù)，并計算潛在異物 邊緣包圍區(qū)域的平均灰度值和對比度；(5-3-5)異物位置定位模塊根據(jù)所述(5-3-4)判斷該區(qū)域是否為異物，若強(qiáng)邊緣 點總數(shù)、平均灰度值、對比度均位于設(shè)定的閥值范圍之內(nèi)，則標(biāo)識該區(qū)域為異物位置，否則 標(biāo)識為正常位置；即該強(qiáng)邊緣點總數(shù)必需占有總邊緣長度的一定百分比，若高于該百分比， 而且平均灰度值、對比度均位于設(shè)定的閥值范圍之內(nèi)，則認(rèn)為封閉邊緣做包圍的區(qū)域為異 物區(qū)域；(5-3-6)邊緣檢測模塊判斷是否完成所有邊緣的檢測，若是，則執(zhí)行步驟 (5-3-7)，否則，執(zhí)行(5-3-2) (5-3-5)；(5-3-7)對較小異物進(jìn)行自動識別，卷積模塊繪制一個7X7的卷積模板，通過所 述卷積模板對所述步驟(4)獲得的圖像信息進(jìn)行卷積操作，提取圖像中的邊緣，并循環(huán)執(zhí) 行步驟(5-3-2) (5-3-6)，直至檢測完畢；所述步驟(5-4)對食品圖像染色處理的具體步驟如下(5-4-1)異常種類分割模塊根據(jù)步驟(5-1) (5_3)的檢測結(jié)果，分別分割食品圖 像；(5-4-2)顏色轉(zhuǎn)換模塊對步驟(5-4-1)的分割后的食品圖像分別進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換；(5-4-3)染色模塊對食品圖像進(jìn)行染色處理。如圖7所示，實現(xiàn)上述方法的面類食品射線檢測裝置，包括食品傳送裝置6、成像 裝置、控制電路2和控制電腦1，所述控制電腦1內(nèi)設(shè)有異物智能識別系統(tǒng)，所述食品傳送裝 置6和成像裝置均與控制電路2連接，所述控制電路2與控制電腦1中的異物智能識別系 統(tǒng)連接，所述異物智能識別系統(tǒng)與成像裝置連接。
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所述成像裝置包括CXD攝像機(jī)5和X射線發(fā)生裝置3，所述CXD攝像機(jī)5與控制電 腦1中的異物智能識別系統(tǒng)連接，所述X射線發(fā)生裝置3與控制電路2連接，所述X射線發(fā) 生裝置3、被測食品4的檢測位置、CXD攝像機(jī)5按射線路徑依次設(shè)置；如圖8所示，所述異物智能識別系統(tǒng)包括控制模塊以及依次連接的圖像輸入模 塊、圖像信息再組織模塊和檢測模塊，所述控制模塊與控制電路2連接，所述圖像輸入模塊 與CXD攝像機(jī)5連接。CXD攝像機(jī)5通過傳送電纜與圖像輸入模塊連接，圖像輸入模塊通過發(fā)送采集信 號命令，控制CCD攝像機(jī)5進(jìn)行圖像采集。圖像輸入模塊可對CCD攝像機(jī)5進(jìn)行控制，實現(xiàn) 對CXD攝像機(jī)5的配置與呼叫獲取圖像功能，圖像信息再組織模塊處理圖像輸入模塊的CXD 圖像，組織連續(xù)、流暢的視頻流的圖像信息供檢測模塊進(jìn)行檢測。如圖8所示，所述檢測模塊包括面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊、異 常表達(dá)模塊和異常圖像保存模塊，所述面餅檢測模塊、料包檢測模塊和異物檢測模塊均與 圖像信息再組織模塊連接，且均與異常表達(dá)模塊連接；異常表達(dá)模塊與異常圖像保存模塊 連接，異常圖像保存模塊記錄異常檢測的結(jié)果。如圖9所示，所述面餅檢測模塊包括依次連接的面餅分割模塊、膨脹模塊、平均灰 度計算模塊、腐蝕模塊、破裂點識別模塊和異常識別模塊，所述面餅分割模塊與圖像輸入模 塊連接，所述異常識別模塊與異常表達(dá)模塊連接；如圖10所示，所述料包檢測模塊包括依次連接的料包分割模塊和料包丟失識別 模塊，所述料包分割模塊與圖像輸入模塊連接，所述料包丟失識別模塊與異常表達(dá)模塊連 接；如圖11所示，所述異物檢測模塊包括依次連接的卷積模塊、提取邊緣模塊、潛在 異物識別模塊、異物位置定位模塊和邊緣檢測模塊，所述卷積模塊與圖像輸入模塊連接，所 述異物位置識別模塊與異常表達(dá)模塊連接；如圖12所示，所述異常表達(dá)模塊包括依次連接的異常種類分割模塊、顏色轉(zhuǎn)換模 塊和染色模塊，所述異常種類分割模塊分別與面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊 連接，所述染色模塊與異常圖像保存模塊連接；如圖13所示，所述圖像輸入模塊包括依次連接的圖像提取模塊、校正模塊和封裝 模塊，所述圖像信息再組織模塊包括依次連接的圖像壓入模塊、鏈長檢測模塊、圖像重組模 塊和圖像檢測模塊，所述圖像提取模塊與成像裝置連接，所述封裝模塊與圖像壓入模塊連 接，所述圖像檢測模塊分別與檢測模塊中的面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊連接。所述異物智能識別系統(tǒng)還包括賬戶管理模塊，所述賬戶管理模塊分別與控制模 塊、圖像輸入模塊、圖像信息再組織模塊和檢測模塊連接。所述賬戶管理模塊用于管理整 個異物智能識別系統(tǒng)的入口，對使用該系統(tǒng)人員身份進(jìn)行驗證，更改管理人員密碼，負(fù)責(zé)驗 證操作人員的合法性，操作人員使用密碼通過賬戶管理模塊的驗證后，才能使用異物智能 識別系統(tǒng)的其他模塊，實現(xiàn)對控制電路2和CCD攝像機(jī)5的控制，并運行檢測模塊的相關(guān)功 能?？刂颇K與控制電路2使用串口通信電纜相連，控制模塊通過向控制電路2發(fā)送 控制命令實施對控制電路2的控制，主要傳送對X射線發(fā)生裝置3和食品傳送裝置6 (自動傳送帶)的控制功能，包括X射線發(fā)生裝置3的開啟與關(guān)閉、X射線強(qiáng)度、X射線發(fā)生裝置3 的運行時間、X射線發(fā)生裝置3運行狀態(tài)檢測、食品傳送裝置6的啟動與停止、傳送速度等 功能的控制；控制電腦1與CCD攝像機(jī)5使用數(shù)據(jù)傳送電纜相連，CCD攝像機(jī)5將采集到的 灰階圖像信號(CCD圖像)傳送至控制電腦1，用于進(jìn)行圖像處理?？刂颇K還會定時對控制電路2發(fā)送狀態(tài)檢測命令，控制電路2檢測狀態(tài)后將運 行狀態(tài)返回至控制模塊，實現(xiàn)對成像裝置和食品傳送裝置6 (自動傳送帶)的檢測功能。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種面類食品射線檢測方法，其特征在于，具體包括如下步驟(1)X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射線，使X射線穿過被測食品；(2)CCD攝像機(jī)接收穿過被測食品的X射線，形成被測食品的CCD圖像；(3)控制電腦中的圖像輸入模塊從CCD攝像機(jī)獲取所述CCD圖像；(4)所述CCD圖像經(jīng)圖像信息再組織模塊處理，封裝成可處理的圖像數(shù)據(jù)格式，形成連續(xù)的圖像信息；(5)控制電腦中的檢測模塊根據(jù)圖像信息，對被測食品檢測識別，并對存在面餅破裂、料包丟失或存在異物的情況做出相應(yīng)的報警信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面類食品射線檢測方法，其特征在于，所述步驟(1)中，X射 線發(fā)生裝置由控制電腦中的控制模塊控制運行，具體包括如下步驟(1-1)初始化控制電腦的串行通信端口、協(xié)商通信協(xié)議、通信速率和數(shù)據(jù)校驗準(zhǔn)則； (1-2)所述控制電路與控制模塊通過串行通信端口進(jìn)行握手操作，確認(rèn)通信可靠性，并 建立控制電路與控制模塊之間的通信；(1-3)所述控制模塊向控制電路發(fā)送控制信號，控制電路啟動食品傳送裝置和X射線 發(fā)生裝置，食品傳送裝置將被測食品傳送至檢測位置，同時所述X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射 線，使其穿過被測食品；所述步驟(2)中，CCD攝像機(jī)由控制電腦的圖像輸入模塊控制，具體步驟為 (2-1)控制電腦的圖像輸入模塊初始化CCD攝像機(jī)的運行參數(shù)，并啟動CCD攝像機(jī)； (2-2)圖像輸入模塊發(fā)送信號，對CCD攝像機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的亮校準(zhǔn)與暗校準(zhǔn)； (2-3)所述CXD攝像機(jī)接收穿過被測食品的X射線，形成CXD圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面類食品射線檢測方法，其特征在于，所述步驟(3)中圖像輸 入模塊獲取CXD圖像的具體步驟如下(3-1)圖像提取模塊從CCD攝像機(jī)中獲取單線CCD圖像，連續(xù)獲取40次； (3-2)校正模塊對所獲取的單線CXD圖像校正其圖像灰度；(3-3)封裝模塊將連續(xù)的40次單線CXD圖像封裝成一幅40線圖像，并將所述40線圖 像發(fā)送至圖像信息再組織模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(4)；所述步驟⑷中，圖像信息再組織模塊對CCD圖像的處理步驟如下 (4-1)圖像壓入模塊接收所述步驟(3-3)發(fā)送的40線圖像，把40線圖像壓入自身鏈表 隊末；(4-2)鏈長檢測模塊檢查鏈表長度，判斷鏈表中圖像數(shù)量是否大于或等于16，若是，則 執(zhí)行步驟(4-3)，否則執(zhí)行步驟(4-1)；(4-3)圖像重組模塊提取鏈表中前16幅圖像組合成一幀，并釋放鏈表頭的圖像； (4-4)圖像檢測模塊檢查步驟(4-3)提取的一幀是否含有一個完整的面餅，若存在完 整的一個面餅，則把該幀發(fā)送至檢測模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(4-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面類食品射線檢測方法，其特征在于，所述步驟(5)對被測食 品的檢測識別包括如下步驟(5-1)面餅檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測面餅是否破裂，若有破 裂，則標(biāo)識為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；(5-2)料包檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測料包是否丟失，若有丟失，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包；(5-3)異物檢測模塊根據(jù)所述步驟(4)獲得的圖像信息，檢測食品是否存在異物，若有 異物，則對異物位置做標(biāo)識，否則標(biāo)識為無異物食品；(5-4)根據(jù)步驟(5-1) (5-3)的檢測結(jié)果，異常表達(dá)模塊根據(jù)檢測結(jié)果的標(biāo)識信息對 食品圖像進(jìn)行染色處理；(5-5)異常圖像保存模塊根據(jù)所述步驟(5-4)處理后的圖像信息，將出現(xiàn)異常的食品 圖像信息保存至指定路徑，同時對食品存在面餅破裂、料包丟失或存在異物的情況分別做 出相應(yīng)的報警信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面類食品射線檢測方法，其特征在于，所述步驟(5-1)面餅檢 測模塊對食品的檢測步驟如下(5-1-1)面餅分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出面餅所處位置的面餅區(qū)域；(5-1-2)膨脹模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行膨脹處理； (5-1-3)平均灰度計算模塊計算面餅區(qū)域的平均背景灰度值； (5-1-4)腐蝕模塊對面餅區(qū)域進(jìn)行腐蝕處理，收縮并標(biāo)記面餅區(qū)域； (5-1-5)破裂點識別模塊根據(jù)收縮后的面餅區(qū)域，計算該面餅區(qū)域中每一點的灰度值 與所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于設(shè)定的差值閾值，則該點為破裂點，否則忽略 該點；(5-1-6)異常識別模塊計算破裂點總數(shù)，若破裂點總數(shù)大于設(shè)定的總數(shù)閾值，則該面餅 標(biāo)識為破裂面餅，否則標(biāo)識為正常面餅；所述步驟(5-2)料包檢測模塊對食品的檢測步驟如下(5-2-1)料包分割模塊對圖像信息進(jìn)行灰度閥值分割，分割出料包所處位置的料包區(qū)域；(5-2-2)料包丟失識別模塊根據(jù)步驟(5-2-1)所得的料包區(qū)域，計算料包面積，若料包 面積小于設(shè)定的面積閥值，則標(biāo)識為丟失料包，否則標(biāo)識為正常料包。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面類食品射線檢測方法，其特征在于所述步驟(5-3)中，異 物檢測模塊提取圖像信息的封閉區(qū)域，并通過將封閉區(qū)域的平均灰度值和對比度值與設(shè)定 的閾值范圍做比較來檢測其是否含有異物，并標(biāo)記出異物區(qū)域；所述步驟(5-4)對食品圖像染色處理的具體步驟如下(5-4-1)異常種類分割模塊根據(jù)步驟(5-1) (5-3)的檢測結(jié)果，分別分割食品圖像； (5-4-2)顏色轉(zhuǎn)換模塊對步驟(5-4-1)的分割后的食品圖像分別進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換； (5-4-3)染色模塊對食品圖像進(jìn)行染色處理。
7.實現(xiàn)權(quán)利要求1 6任一項所述方法的面類食品射線檢測裝置，其特征在于包括 食品傳送裝置、成像裝置、控制電路和控制電腦，所述控制電腦內(nèi)設(shè)有異物智能識別系統(tǒng)， 所述食品傳送裝置和成像裝置均與控制電路連接，所述控制電路與控制電腦中的異物智能 識別系統(tǒng)連接，所述異物智能識別系統(tǒng)與成像裝置連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的面類食品射線檢測裝置，其特征在于所述成像裝置包括CXD 攝像機(jī)和X射線發(fā)生裝置，所述CCD攝像機(jī)與控制電腦中的異物智能識別系統(tǒng)連接，所述X 射線發(fā)生裝置與控制電路連接，所述X射線發(fā)生裝置、被測食品的檢測位置、CCD攝像機(jī)按射線路徑依次設(shè)置；所述異物智能識別系統(tǒng)包括控制模塊以及依次連接的圖像輸入模塊、圖像信息再組織 模塊和檢測模塊，所述控制模塊與控制電路連接，所述圖像輸入模塊與CCD攝像機(jī)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的面類食品射線檢測裝置，其特征在于所述檢測模塊包括面 餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊、異常表達(dá)模塊和異常圖像保存模塊，所述面餅 檢測模塊、料包檢測模塊和異物檢測模塊均與圖像信息再組織模塊連接，且均與異常表達(dá) 模塊連接；異常表達(dá)模塊與異常圖像保存模塊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的面類食品射線檢測裝置，其特征在于所述面餅檢測模塊包 括依次連接的面餅分割模塊、膨脹模塊、平均灰度計算模塊、腐蝕模塊、破裂點識別模塊和 異常識別模塊，所述面餅分割模塊與圖像輸入模塊連接，所述異常識別模塊與異常表達(dá)模 塊連接；所述料包檢測模塊包括依次連接的料包分割模塊和料包丟失識別模塊，所述料包分割 模塊與圖像輸入模塊連接，所述料包丟失識別模塊與異常表達(dá)模塊連接；所述異常表達(dá)模塊包括依次連接的異常種類分割模塊、顏色轉(zhuǎn)換模塊和染色模塊，所 述異常種類分割模塊分別與面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊連接，所述染色模 塊與異常圖像保存模塊連接；所述圖像輸入模塊包括依次連接的圖像提取模塊、校正模塊和封裝模塊，所述圖像信 息再組織模塊包括依次連接的圖像壓入模塊、鏈長檢測模塊、圖像重組模塊和圖像檢測模 塊，所述圖像提取模塊與成像裝置連接，所述封裝模塊與圖像壓入模塊連接，所述圖像檢測 模塊分別與檢測模塊中的面餅檢測模塊、料包檢測模塊、異物檢測模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種面類食品射線檢測方法，包括(1)X射線發(fā)生裝置發(fā)射X射線，使X射線穿過被測食品；(2)CCD攝像機(jī)接收穿過被測食品的X射線，形成被測食品的CCD圖像；(3)控制電腦中的圖像輸入模塊從CCD攝像機(jī)獲取所述CCD圖像；(4)所述CCD圖像經(jīng)圖像信息再組織模塊處理；(5)對被測食品檢測識別，并對存在面餅破裂、料包丟失或存在異物的情況做出相應(yīng)的報警信號。本發(fā)明還提供了實現(xiàn)上述方法的面類食品射線檢測裝置，包括食品傳送裝置、成像裝置、控制電路和控制電腦，控制電腦內(nèi)設(shè)有異物智能識別系統(tǒng)。本發(fā)明可對面類食品的面餅破裂、料包丟失或異物進(jìn)行檢測、識別及報警，具有安全準(zhǔn)確、效率高等優(yōu)點。
文檔編號G01N23/04GK101936928SQ20101025127
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者吳元, 馬明輝, 黃茜 申請人:華南理工大學(xué)