專利名稱：基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法和系統(tǒng)，尤其涉及一種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
不同規(guī)格的玻 璃瓶是通過不同模具和生產(chǎn)流程制作出來的，靠近瓶底根部有凸點(diǎn)模具號，不同凸點(diǎn)排列組合對應(yīng)不同模具號，通過模具編碼表查詢譯碼，可識別模具號。如人工判讀，則效率低，甚至誤判。對于方形玻璃瓶，可由正面拍照，經(jīng)圖像識別模具號。但對于回旋體玻璃瓶，如啤酒瓶。因成像時的透視變化，準(zhǔn)確采集凸點(diǎn)非常困難。另外，玻璃瓶在生產(chǎn)傳送線，因凸點(diǎn)靠近瓶底，相機(jī)、光源等設(shè)備布設(shè)，存在空間限制問題。查閱國家專利庫，已有“玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)”(申請?zhí)?00920226221. 5)實用新型專利，但該專利是用激光傳感器與單片機(jī)，激光經(jīng)過點(diǎn)狀模具時，光強(qiáng)變化，傳感器通斷信號來識別模具號的，在實際操作時，容易出現(xiàn)一個碼點(diǎn)出錯，導(dǎo)致整個模具號識別出錯的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于圖像的回旋體玻璃瓶模具號識別方法及其系統(tǒng)，它具有同時解決設(shè)備布局空間限制和高精度模具號實時識別的問題的優(yōu)點(diǎn)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)實現(xiàn)方案—種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別系統(tǒng)，它包括LED面光源，旋轉(zhuǎn)平臺、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電傳感器、CCD攝像機(jī)、平面鏡、產(chǎn)品傳送帶，其中，旋轉(zhuǎn)平臺與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，旋轉(zhuǎn)平臺后方設(shè)有LED面光源，產(chǎn)品傳送帶與旋轉(zhuǎn)平臺相接，旋轉(zhuǎn)平臺斜前方設(shè)有C⑶攝像機(jī)，C⑶攝像機(jī)和產(chǎn)品傳送帶之間設(shè)有平面鏡，在產(chǎn)品傳送帶的另一側(cè)、旋轉(zhuǎn)平臺的斜前方設(shè)有光電傳感器。一種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法，其步驟為I)由平面鏡引導(dǎo)出玻璃瓶圖像，由光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器，觸發(fā)行頻和幀頻圖像采集，控制采集玻璃瓶一周稍多的測面，即玻璃瓶旋轉(zhuǎn)365度到370度；拍攝包含凸點(diǎn)狀模具號區(qū)全貌圖；2)對采集模具號圖像進(jìn)行快速濾波和去噪預(yù)處理，提高圖像質(zhì)量；3)利用動態(tài)閾值法，對圖像進(jìn)行分割，再用腐蝕、膨脹形態(tài)學(xué)處理，改善分割效果，利用凸點(diǎn)對應(yīng)的形狀、面積、坐標(biāo)特征篩選出凸點(diǎn)，提取凸點(diǎn)坐標(biāo)；4)根據(jù)模具點(diǎn)坐標(biāo)，計算相鄰?fù)裹c(diǎn)間距離，得出模具點(diǎn)對應(yīng)的模具符號表達(dá)式；由于傳送帶上各玻璃瓶方位隨機(jī)，會出現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀模具號被截斷的情況，將截斷模具點(diǎn)重新連接起來；
5)查詢預(yù)存模具碼表，識別出各凸點(diǎn)對應(yīng)的模具號，給出模具號數(shù)據(jù)。所述步驟3)中利用積分圖均值濾波法對原圖濾波，求得平均圖像，然后將原圖與平均圖像進(jìn)行相減得到差值圖像，對差值圖像進(jìn)行動態(tài)閾值分割，得到二值分割圖像。所述步驟4)中，將截斷模具點(diǎn)重新連接起來的方法為對一排模具凸點(diǎn)而言，其最左和最右的2個端點(diǎn)之間的距離都是最小相鄰?fù)裹c(diǎn)間距的13倍，相鄰?fù)裹c(diǎn)之間的間距最大也只有3倍最小相鄰間距的情況出現(xiàn)；如果發(fā)現(xiàn)在采集圖像中出現(xiàn)凸點(diǎn)之間距離大于3倍最小相鄰間距的情況，一定是在采集圖像中出現(xiàn)了模具點(diǎn)截斷，截斷時只能是將原本連續(xù)的凸點(diǎn)從中斷開；此時將出現(xiàn)了模具點(diǎn)截斷之前和之后從圖像中讀取的凸點(diǎn)對應(yīng)的字符串分別記錄在第一和第二個字符串中，由第二個字符串和第一個字符串組合成一個新字符串，從新字符串中取出13個對應(yīng)的凸點(diǎn)對應(yīng)的字符表達(dá)式，從而就可用它來查詢模具碼表，求得模具號。
本發(fā)明采用LED面光源打光，用光學(xué)變換原理，由光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器定位，CCD攝像機(jī)采集玻璃瓶全景像，能保持模具凸點(diǎn)的交比不變性。由圖像處理算法，先定位凸點(diǎn)區(qū)域，再快速圖像濾波等預(yù)處理改善質(zhì)量，然后分割圖像，提取凸點(diǎn)位置關(guān)系，最后查詢模具碼表，識別出模具號。本發(fā)明的有益效果I)采用CCD攝像機(jī)和圖像處理算法，實現(xiàn)回旋玻璃瓶凸點(diǎn)模具號實時識別；2)玻璃瓶旋轉(zhuǎn)一周多，通過旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖信號設(shè)置CCD相機(jī)幀頻觸發(fā)信號，保證采集到全部凸點(diǎn)信息，同時圖像中凸點(diǎn)與實際凸點(diǎn)之間存在交比不變性；3)采用積分圖快速濾波法實現(xiàn)快速濾波，然后進(jìn)行動態(tài)閾值分割；4)查詢預(yù)存模具碼表，由模具凸點(diǎn)距離對應(yīng)符號代碼，識別出模具號；5)通過鏡面變換光路，滿足設(shè)備空間布局和調(diào)節(jié)需求；6) LED面光源與CXD相機(jī)的配合，保證采集高清晰模具凸點(diǎn)信息；7)識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，精度高，速度快，易于推廣使用。


圖I為基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別系統(tǒng)示意圖；圖2為玻璃瓶凸點(diǎn)模具照片；圖3為CXD采集凸點(diǎn)區(qū)域圖；圖4a是模具凸點(diǎn)連續(xù)的情況；圖4b是模具凸點(diǎn)被截斷的情況。圖中，I :LED面光源；2 :旋轉(zhuǎn)平臺；3 :旋轉(zhuǎn)編碼器；4 :光電傳感器；5 :玻璃瓶；6 CXD攝像機(jī)；7 :平面鏡；8 :產(chǎn)品傳送帶。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別系統(tǒng)，它包括LED面光源I，旋轉(zhuǎn)平臺2、旋轉(zhuǎn)編碼器3、光電傳感器4、CXD攝像機(jī)5、平面鏡7、產(chǎn)品傳送帶8，其中，旋轉(zhuǎn)平臺2與旋轉(zhuǎn)編碼器3連接，旋轉(zhuǎn)平臺2后方設(shè)有LED面光源I，產(chǎn)品傳送帶8與旋轉(zhuǎn)平臺2相接，旋轉(zhuǎn)平臺2斜前方設(shè)有CXD攝像機(jī)6，CXD攝像機(jī)6和產(chǎn)品傳送帶8之間設(shè)有平面鏡7，在產(chǎn)品傳送帶8的另一側(cè)，旋轉(zhuǎn)平臺I的斜前方設(shè)有光電傳感器4。LED面光源I照射待測玻璃瓶5，玻璃瓶5在旋轉(zhuǎn)平臺2上旋轉(zhuǎn)，由旋轉(zhuǎn)編碼器3定位旋轉(zhuǎn)信息，由光學(xué)平面鏡7先對玻璃瓶5成像，CCD攝像機(jī)6對鏡面中玻璃瓶5再成像，通過圖像處理算法，定位點(diǎn)狀模具號區(qū)域，由于凸點(diǎn)透光率的差別，采集圖像中凸點(diǎn)與非凸點(diǎn)對應(yīng)灰度存在差別，由此提取各凸點(diǎn)坐標(biāo)，利用凸點(diǎn)位置關(guān)系，查詢模具碼表，可識別出凸點(diǎn)模具號。本發(fā)明的實際步驟
I)將玻璃瓶5傳送到旋轉(zhuǎn)平臺2上，光電傳感器4和旋轉(zhuǎn)編碼器3定位觸發(fā)相機(jī)采集包含模具凸點(diǎn)的全景圖；2)根據(jù)實際觀察和統(tǒng)計分析，定位凸點(diǎn)模具號區(qū)域范圍；3)對采集圖像進(jìn)行增強(qiáng)等預(yù)處理，提高圖像質(zhì)量；4)用積分圖快速濾波方法平滑圖像，然后用動態(tài)閾值法進(jìn)行圖像分割；5)用形態(tài)學(xué)處理，改善分割效果，利用模具凸點(diǎn)的形狀、面積、坐標(biāo)等特征，篩選提取出各模具點(diǎn)坐標(biāo)；6)由各模具點(diǎn)坐標(biāo)，計算相鄰點(diǎn)之間距離，得出凸點(diǎn)對應(yīng)的模具號符號表達(dá)式。由于傳送帶上各玻璃瓶方位隨機(jī)，會出現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀模具號被截斷的情況。在分析模具凸點(diǎn)特征基礎(chǔ)上，開發(fā)識別算法將截斷模具點(diǎn)重新連接起來。7)查詢模具碼表，識別出模具號，給出模具號數(shù)據(jù)?；趫D像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法的關(guān)鍵是準(zhǔn)確提取玻璃瓶各凸點(diǎn)之間的距離信息，查詢模具碼表(如表I所示)，求得對應(yīng)的模具號。
權(quán)利要求
1.一種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別系統(tǒng)，其特征是，它包括LED面光源，旋轉(zhuǎn)平臺、旋轉(zhuǎn)編碼器、光電傳感器、CCD攝像機(jī)、平面鏡、產(chǎn)品傳送帶，其中，旋轉(zhuǎn)平臺與旋轉(zhuǎn)編碼器連接，旋轉(zhuǎn)平臺后方設(shè)有LED面光源，產(chǎn)品傳送帶與旋轉(zhuǎn)平臺相接，旋轉(zhuǎn)平臺斜前方設(shè)有CXD攝像機(jī)，CXD攝像機(jī)和產(chǎn)品傳送帶之間設(shè)有平面鏡，在產(chǎn)品傳送帶的另ー側(cè)、旋轉(zhuǎn)平臺的斜前方設(shè)有光電傳感器。
2.ー種采用權(quán)利要求I所述的基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法，其特征是，其步驟為 O由平面鏡引導(dǎo)出玻璃瓶圖像，由光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器，觸發(fā)行頻和幀頻圖像采集，控制采集玻璃瓶一周稍多的測面，即玻璃瓶旋轉(zhuǎn)365度到370度；拍攝包含凸點(diǎn)狀模具號區(qū)全貌圖； 2)對采集模具號圖像進(jìn)行快速濾波和去噪預(yù)處理，提高圖像質(zhì)量； 3)利用動態(tài)閾值法，對圖像進(jìn)行分割，再用腐蝕、膨脹形態(tài)學(xué)處理，改善分割效果，利用凸點(diǎn)對應(yīng)的形狀、面積、坐標(biāo)特征篩選出凸點(diǎn)，提取凸點(diǎn)坐標(biāo)； 4)根據(jù)模具點(diǎn)坐標(biāo)，計算相鄰?fù)裹c(diǎn)間距離，得出模具凸點(diǎn)對應(yīng)的符號表達(dá)式；由于傳送帶上各玻璃瓶方位隨機(jī)，會出現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)狀模具號被截斷的情況，將截斷模具點(diǎn)重新連接起來； 5)查詢預(yù)存模具碼表，識別出各凸點(diǎn)對應(yīng)的模具號，給出模具號數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法，其特征是，所述步驟3)中利用積分圖均值濾波法對原圖濾波，求得平均圖像，然后將原圖與平均圖像進(jìn)行相減得到差值圖像，對差值圖像進(jìn)行動態(tài)閾值分割，得到ニ值分割圖像。
4.如權(quán)利要求2所述的基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法，其特征是，上述步驟4)中，將截斷模具點(diǎn)重新連接起來的方法為對ー排模具凸點(diǎn)而言，其最左和最右的2個端點(diǎn)之間的距離都是最小相鄰?fù)裹c(diǎn)間距的13倍，相鄰?fù)裹c(diǎn)之間的間距最大也只有3倍最小相鄰間距的情況出現(xiàn)；如果發(fā)現(xiàn)在采集圖像中出現(xiàn)凸點(diǎn)之間距離大于3倍最小相鄰間距的情況，一定是在采集圖像中出現(xiàn)了模具點(diǎn)截斷，截斷時只能是將原本連續(xù)的凸點(diǎn)從中斷開；此時將出現(xiàn)了模具點(diǎn)截斷之前和之后從圖像中讀取的凸點(diǎn)對應(yīng)的字符串分別記錄在第一和第二個字符串中，由第二個字符串和第一個字符串組合成一個新字符串，從新字符串中取出13個對應(yīng)的凸點(diǎn)字符表達(dá)式，從而就可用它來查詢模具碼表，求得模具號了。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于圖像的回旋體玻璃瓶凸點(diǎn)模具號識別方法及其系統(tǒng)。1)待識別玻璃瓶在旋轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)，由光電傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器，觸發(fā)采集包含點(diǎn)狀模具號區(qū)全貌圖像；2)對采集圖進(jìn)行預(yù)處理以改善圖像質(zhì)量；3)在積分圖快速平滑基礎(chǔ)上，進(jìn)行動態(tài)閾值圖像分割，再進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理以改善分割效果，用模具凸點(diǎn)形狀、面積、坐標(biāo)等特征，篩選模具凸點(diǎn)，提取各凸點(diǎn)坐標(biāo)；4)由模具點(diǎn)之間的距離關(guān)系，計算出對應(yīng)的符號表達(dá)式；5)查詢玻璃瓶模具碼表，由4)所得符號表達(dá)式求出模具號。本發(fā)明通過鏡面變換光路，滿足設(shè)備空間布局和調(diào)節(jié)的需要；保證采集高清晰模具凸點(diǎn)圖像；識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，精度高，速度快，易于推廣使用。
文檔編號G06T7/00GK102682293SQ201210148078
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者周燦林, 楊允鑫, 賈帥帥, 黃詳嶺 申請人:山東大學(xué)