yie_2)和（xie」，yie」），則根據這三點可以確定一個圓，稱該圓為 隨機圓，由式（7)、式（7)和式（8)計算該隨機圓的中心坐標CCJC^ 和半徑CJ^，： 例如第3次采樣得到的三點為（x31，y31)、（x3 2, y3 2)和（x3 3, y3 3)，根據這三點可得對應隨 機圓的參數（C_X3, C_Y3)和半徑C_R3，并保存在一個Tns行三列的二維數組C xxr CTBs:，3): 中，第ie次隨機采樣三點確定的隨機圓參數保存在數組Cxyr中第ie行的三列中，其中第一、 二和三列分別用于保存候選參數C_Xle、（:"^1)3和(：_!\，執(zhí)行操作ie= ie+i，隨后，進行隨 機圓擬合度評估。
?8)
[0076] (2)圓擬合度評估
[0077] 上述隨機圓檢測之后，得到對應的隨機圓參數CJk、首先，根據 式（9)求出各邊緣點到隨機圓的距離dle」s，其中die」s表示第js個邊緣點到第1次隨機采 樣得到的隨機圓的距離；隨后，可求出內點（內點是指到隨機圓距離小于閾值Tdlst的邊緣 點）數目ηιη，則圓擬合度gf = ηιη/Ν'，并將擬合度保存在1%行一列的數組ArrayGOF <Tnb) 的第:^行中，即ArrayGOFQ e) = gf ;接著，判斷gf>Tgf是否成立，如果成立，則說明該次隨 機圓檢測成功執(zhí)行，并在執(zhí)行ns=ns+l后返回圓檢測的入口，否則，直接返回隨機圓檢測的 入口。
[0079] (3)瓶口中心確定
[0080] 假設當前的1值為Lv即執(zhí)行完三點隨機圓檢測和圓擬合度評估后L的值，對獲 得的Lle個隨機圓對應的圓擬合度進行評估，確定一個圓參數使之與瓶口中心盡量接近，它 是定位算法中圓檢測的最后一步，當.?.ε>ΓΠ &或者ns>Tlv成立時執(zhí)行。首先，從數組ArrayGOF 的1到：^行中，搜索最大圓擬合度GFniax，得到最大擬合度GFniax在數組中的行號GF niax l;其 次，在二維數組Cxyr中搜索第GF^ax l行對應的圓參數并將它作為圓檢測的最終輸出結果；最 后，將該圓的中心作為瓶口中心輸出。
[0081] 下面通過具體應用實例分析該定位方法，本方法中需預先設定的參數共有7個， 各參數值設定如下=Tgray= 160, Ns= 100, Rscan= 600, Tdlst= 2, '=_()，TVIO, Tgf = 4/10。利用圖像處理軟件或其他方式得到圖2(a)中瓶口中心坐標，其中，瓶口外邊緣圓的 圓心X坐標、y坐標和半徑分別為499, 650和283,將圖2 (a)輸入本文算法，算法執(zhí)行效果 如圖5所示，其中，圖5(a)是全局閾值分割后的瓶口圖像，圖5(b)是將圖5(a)中目標邊緣 灰度值減少100 (灰度值減少的目的是在圖5(c)、（d)和（f)中突出邊緣點、候選圓和最終 檢測結果）得到的，其中實心小圓表示瓶口重心位置，圖5(c)中實心小正方形表示徑向掃 描獲得的邊緣點，圖5(d)中白色實線圓表示所有候選圓，圖5(e)中的黑色附近的參數 依次表示第ns次成功隨機圓檢測得到的候選圓圓心的X、y坐標和半徑，如當η 3為4時，對 應候選圓的擬合度為〇. 55,候選圓圓心坐標的X坐標、y坐標和半徑分別為497、650和280， 圖5(e)中的白色' + '表示最終得到的瓶口中心位置。
【主權項】
1. 一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟1:采集啤酒瓶口圖像，獲取啤酒瓶口外邊緣點； 步驟1.1:對瓶口圖像進行全局閾值分割，得到瓶口目標區(qū)域； 步驟1. 2 :根據瓶口目標區(qū)域坐標值計算出重心坐標； 步驟1. 3 :以上述步驟得到的重心為圓心，進行徑向掃描獲取瓶口外邊緣點； 步驟2 :用三點隨機圓評估法進行圓檢測，確定啤酒瓶口中心； 步驟2. 1 :從步驟1獲得的啤酒瓶口外邊緣點中任意選擇三個點 (XieJHlX(Xie 2，和.(xHyw以所選擇的三個外邊緣點確定一個圓，記 作隨機圓，并記隨機圓心坐標為(C_xie，C_Yie)和半徑SC_Rie; 步驟2. 2 :計算隨機圓的擬合度并判斷該隨機圓擬合度是否大于給定擬合度閾值Tgf， 若大于，則執(zhí)行下一步，否則，返回步驟2. 1 ; 所述隨機圓的擬合度記作gf，為所有外邊緣點到隨機圓圓上的距離小于給定距離閾值 的外邊緣點的數目與外邊緣點總數的比值； 步驟2. 3 :將上述步驟得到的隨機圓的圓心作為啤酒瓶口的中心，完成啤酒瓶口定位。2. 根據權利要求1所述的一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位方 法，其特征在于，所述步驟2. 2的操作具體如下： 計算上述步驟2. 1得到的隨機圓的擬合度gf并保存，判斷條件gf>Tgf是否成立： 如果條件gf>Tgf成立，將當前的隨機圓作為候選圓，判斷已得到的候選圓的個數是否 達到設定的最大個數Is，若已達到則從當前所有的候選圓中找出擬合度最大的候選圓作 為最終的檢測結果，進入步驟2. 3 ;若未達到，則返回步驟2. 1，重復該步驟，直至執(zhí)行步驟 的次數達到給定次數閾值Tfe或已得到的候選圓個數達到設定的最大個數 若條件gf>Tgf不成立，則返回步驟2. 1 ; 其中，Tgf彡30%，Tfis為大于1〇的整數。3. 根據權利要求1或2所示的一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位 方法，其特征在于，所述步驟1利用重心法獲取啤酒瓶口圖像的重心坐標（t，YciO的具體 過程如下： 首先，對采集到的啤酒瓶口圖像f(x，y)進行全局閾值分割處理，得到瓶口二值化圖像g(x,y)，Tgray為設定的分割閾值；其中，Nb、Xni和y"分別表示瓶口二值化圖像中非O的像素點的總數量、第m個非O像素 點的X和y坐標，1彡m彡Nb,mGZ+，g(xm,ym)表示瓶口二值化圖像中坐標為（xm,ym)的像 素點對應的灰度值。4. 根據權利要求1或2所示的一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位 方法，其特征在于，所述步驟1. 3中進行徑向掃描獲取瓶口外邊緣點的具體步驟如下； 利用重心坐標和設定的掃描半徑Rsran，對啤酒瓶口圖像進行Ns次徑向掃描，獲取N'個 啤酒瓶口外邊緣點，i表示第i次徑向掃描，1彡i彡Ns，Ns= 360/Aa，Aa表 示徑向掃描間隔； 所述徑向掃描次數Ns大于或等于3 ; 設定的掃描半徑&_為真實啤酒瓶口半徑的1. 5倍。5. 根據權利要求4所示的一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位方 法，其特征在于，所述徑向掃描次數范圍為[100, 600]。6. 根據權利要求4所示的一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位方 法，其特征在于，所述步驟3中徑向掃描次數為100。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多次隨機圓檢測及擬合度評估的啤酒瓶口定位方法，由獲取邊緣點和檢測圓兩大部分組成，具體步驟為：(1)通過閾值分割、重心計算和徑向掃描獲取瓶口外邊緣點；(2)對瓶口邊緣點隨機采樣三個點確定一個隨機圓；(3)以到隨機圓距離小于給定閾值的外邊緣點的數目與邊緣點總數的比值為隨機圓的圓擬合度，計算擬合度；(4)重復執(zhí)行步驟2和步驟3，直至成功實現圓檢測的次數或執(zhí)行三點隨機圓檢測的總次達到給定閾值；(5)搜索最大擬合度，以該值對應的隨機圓圓心作為瓶口中心。該方法有效的解決了現有啤酒瓶口定位方法在瓶口嚴重破損或光照不均時定位誤差大的問題。<pb pnum="1" />
【IPC分類】G06T7/00, G01N21/88, G01N21/952
【公開號】CN105046697
【申請?zhí)枴緾N201510390748
【發(fā)明人】王耀南, 周顯恩, 吳成中, 張輝, 陳鐵健, 易國, 馮明濤
【申請人】湖南大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月6日