專利名稱：基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于產(chǎn)品圖像計(jì)算機(jī)智能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)及其在エ業(yè)質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用都有了較快的發(fā)展。然而，目前我國(guó)大部分腸類產(chǎn)品加工企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的“腸衣鼓起或爆裂”、“彎變程度”等外觀質(zhì)量的檢測(cè)，仍然借助干“人體視覺(jué)和主觀判斷”。這種檢測(cè)方法不但占用了大量的人力，還容易受個(gè)人視力、情緒、疲勞、光線等因素的影響，工作效率低，分選差異大。一定程度上制約了腸食產(chǎn)品加工企業(yè)的發(fā)展。要提高腸食產(chǎn)品的檢驗(yàn)質(zhì)量和效率，現(xiàn)有的外觀質(zhì)量檢測(cè)手段需要 革新。

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(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法，以提高大量圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法步驟如下(I)將采集的乳化腸食產(chǎn)品圖像輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行圖像處理；(2)初步確定腸體在圖像中所處的區(qū)域；(3)確定腸體的左、右包扎端點(diǎn)位置坐標(biāo)；(4)對(duì)腸體的上、下側(cè)邊緣特征點(diǎn)進(jìn)行等間距-短距掃描，得到腸體兩側(cè)的邊緣特征點(diǎn)及其坐標(biāo)值，為外觀質(zhì)量測(cè)算和判別提供依據(jù)。進(jìn)ー步的，所述步驟(I)中圖像處理包括邊緣銳化、濾波。進(jìn)ー步的，所述步驟(2)中采用回縮掃描法初歩確定腸體在圖像中所處的區(qū)域。進(jìn)ー步的，所述回縮掃描法是根據(jù)設(shè)定的回縮步距h，分別檢測(cè)到腸體的邊緣點(diǎn)。進(jìn)ー步的，所述回縮步距h是根據(jù)圖像尺寸、腸體在圖像中的相對(duì)大小來(lái)設(shè)定的。進(jìn)ー步的，所述采用回縮掃描法初歩確定腸體在圖像中所處的區(qū)域的具體步驟如下設(shè)腸體圖象橫向?qū)挾葹閍，縱向高度為b，以象素為坐標(biāo)單位，初始化該區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù)Χι = O, X2 = a, Y1 = O, y2 = b ；(I)取X1 = Xl+h，從(Xl，yi)處開(kāi)始，沿縱向往上掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取X1 = Xl-h，并跳到步驟(2);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則再返回步驟(1)，開(kāi)始新ー輪往上掃描；若掃描完整幅圖像后仍未碰到邊緣點(diǎn)，接著執(zhí)行步驟(2);(2)取y2 = y2_h，并從(X1, y2)處開(kāi)始，沿橫向往右掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取y2 = y2+h，并跳到步驟(3);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(2)，開(kāi)始新ー輪往右掃描；若在步驟(I)和(2)中都未碰到邊緣點(diǎn)，說(shuō)明圖中無(wú)腸，后續(xù)掃描不需執(zhí)行，返回；否則，執(zhí)行步驟⑶；(3)取X2 = x2_h，并從(x2，y2)處開(kāi)始，沿縱向往下掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取X2 = x2+h，并跳到步驟(4);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(3)，開(kāi)始新ー輪往下掃描；(4)取Y1 = yjh,并從(Xyy1)處開(kāi)始，沿橫向往左掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，貝Ij停止掃描，取Y1 = yi_h，并跳到步驟(5);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(4)，開(kāi)始新
ー輪往左掃描；(5)初歩確定腸體所在的大致區(qū)域上述四步完成后，可獲得四個(gè)確定的值“Xl、X2> yi> J2”，由“X = Xl”、“X = X2”、“y = y/’、“y = y2”四條直線可劃定ー個(gè)平行四邊形區(qū)域。 進(jìn)ー步的，所述步驟(3)中腸體的左包扎端點(diǎn)的具體檢測(cè)步驟是^x1 = Xl+h/2，從(Xpy1)處開(kāi)始往上掃描。若掃描到I = I2處，仍未掃描到邊緣點(diǎn)，再取X1 = Xi+h/2,從(Xpy1)處向上掃描。如此往復(fù)，直至檢測(cè)到左包扎端點(diǎn)為止；該端點(diǎn)標(biāo)記為M(xM,yM),以象素為坐標(biāo)單位。進(jìn)ー步的，所述步驟(3)中腸體的右包扎端點(diǎn)的具體檢測(cè)步驟是取X2 = x2-h/2,從(x2，Yi)處開(kāi)始向上掃描若掃描到I = J2處，仍未掃描到邊緣點(diǎn)，貝1J取X2 = x2_h/2,再次從(x2，yi)處向上掃描。如此往復(fù)，直到檢測(cè)到右包扎端點(diǎn)為止；該端點(diǎn)標(biāo)記為M(xN,yN),以象素為坐標(biāo)單位。進(jìn)ー步的，所述步驟⑷中等間距-短距掃描是連接腸體左、右包扎端點(diǎn)構(gòu)成姿態(tài)線，將該姿態(tài)線平行下移距離H成為平移線段，對(duì)腸體兩側(cè)的邊緣點(diǎn)進(jìn)行掃描時(shí)，起始點(diǎn)在平移線段上，再向上進(jìn)行掃描；然后，把腸體所在的區(qū)域按腸體長(zhǎng)度方向等分為η段，并沿中間各等分線進(jìn)行向上短距掃描邊檢，以獲得腸體兩側(cè)的邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)值。進(jìn)ー步的，所述下移距離H為腸體平均直徑尺寸的I 2倍。本發(fā)明的基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)大量乳化腸食產(chǎn)品圖像的快速掃描，從而大幅度減少數(shù)據(jù)處理的工作量，不僅能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化，還可大幅提高檢測(cè)效率，節(jié)省大量的人力資源和成本，也必將會(huì)進(jìn)ー步促進(jìn)圖像智能檢測(cè)技術(shù)在腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用。


圖I是實(shí)施例中回縮掃描腸體存在區(qū)域的示意圖；圖2是實(shí)施例中腸體所在大致區(qū)域回縮掃描流程圖；圖3是實(shí)施例中掃描檢測(cè)左、右包扎端點(diǎn)示意圖；圖4是實(shí)施例中腸體左、右包扎端點(diǎn)掃描檢測(cè)流程圖；圖5是實(shí)施例中對(duì)腸體進(jìn)行等間距-短距掃描示意圖；圖6是實(shí)施例中等間距-短距掃描腸體兩側(cè)邊緣點(diǎn)流程圖。
具體實(shí)施例方式通過(guò)圖象采集系統(tǒng)，將產(chǎn)品以數(shù)字圖像的形式送入計(jì)算機(jī)。雖然可通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械擺放機(jī)構(gòu)和控制方法保證“腸體”在數(shù)字圖像中大致處于某中間位置，但“腸體”在圖像中的具體位置和姿態(tài)等信息仍有較多隨機(jī)性。為提高產(chǎn)品圖象的檢測(cè)效率，本專利給出了一種新穎的快速掃描策略或方法，可快速確定“腸體”在圖像中的具體位置、姿態(tài)和邊緣特征點(diǎn)坐標(biāo)等。具體步驟如下I)產(chǎn)品以數(shù)字圖像形式進(jìn)入計(jì)算機(jī)，先完成邊緣銳化、濾波等常規(guī)處理。之后，對(duì)“腸體”在數(shù)字圖像中的具體坐標(biāo)位置、和邊緣特征點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。2)初歩確定腸體在數(shù)字圖像中所處的大致區(qū)域如圖I所示，設(shè)產(chǎn)品圖象橫向?qū)挾葹閍，縱向高度為b，以象素為坐標(biāo)單位。圖I中標(biāo)識(shí)的“①、②、③、④”表示回縮掃描的步驟。經(jīng)過(guò)“回縮掃描”后，可確定腸體所在的大致區(qū)域，如圖2中間的粗實(shí)線平行四邊形區(qū)域。 初始化該區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù)=X1 = O, X2 = a, Y1 = O, y2 = b。然后，采用圖示“回縮掃描法”初歩確定產(chǎn)品所在區(qū)域?！盎乜s步距h”可根據(jù)圖像尺寸、腸體在圖像中的相對(duì)大小等因素來(lái)選取，不宜太大，也不宜太小。若h太大，會(huì)導(dǎo)致所確定的區(qū)域偏大；若h太小,會(huì)加長(zhǎng)掃描時(shí)間。例如可選取“回縮步距h”為圖像寬度的1/20倍，即h = a/20，如圖2所示，具體掃描步驟如下(I)取X1 = Xl+h，從(Xl，Y1)處開(kāi)始，沿縱向往上掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取X1 = Xl_h，并跳到步驟(2);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則再返回步驟(1)，開(kāi)始新ー輪往上掃描；若掃描完整幅圖像后仍未碰到邊緣點(diǎn)，接著執(zhí)行步驟(2)。(2)取y2 = y2-h,并從(Xpy2)處開(kāi)始，沿橫向往右掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，貝1J停止掃描，取y2 = y2+h，并跳到步驟(3);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(2)，開(kāi)始新ー輪往右掃描；若在步驟(I)和(2)中都未碰到邊緣點(diǎn)，說(shuō)明“圖中無(wú)腸”，后續(xù)掃描不需執(zhí)行，返回；否則，執(zhí)行步驟(3)。(3)取X2 = x2_h，并從(x2，y2)處開(kāi)始，沿縱向往下掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取X2 = x2+h，并跳到步驟(4);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(3)，開(kāi)始新ー輪往下掃描。(4)取Y1 = yjh,并從(Xyy1)處開(kāi)始，沿橫向往左掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，貝Ij停止掃描，取Y1 = yi_h，并跳到步驟(5);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(4)，開(kāi)始新
ー輪往左掃描。(5)初步確定腸體所在的大致區(qū)域上述四步完成后，可獲得四個(gè)確定的值“Xl、X2、yi、y2”。由“X = xi”、“x = X2”、“y=y/’、“y = y2”四條直線可劃定ー個(gè)平行四邊形區(qū)域，即圖2中(Xl，yi)、(x1；y2)、(x2,y2)和(χ2，Y1)四個(gè)點(diǎn)所確定的區(qū)域。根據(jù)該四邊形區(qū)域的寬和高，可大致確定腸體在圖象中的擺放姿態(tài)是“橫向”或“縱向”。而實(shí)際中腸體在圖像中的姿態(tài)可用機(jī)械擺放裝置實(shí)現(xiàn)，下面僅以“腸體”在圖像中以“橫向”擺放為例，介紹腸體左、右兩端點(diǎn)的掃描檢測(cè)原理。注若腸體在圖像中以“縱向”擺放，后續(xù)檢測(cè)方法類似。3)確定左包扎端點(diǎn)位置坐標(biāo)如圖4所示,取X1 = xjh/2,從(Xpy1)處開(kāi)始往上掃描。若掃描到又=ゲ2處,仍未掃描到邊緣點(diǎn)，再取X1 = Xl+h/2，從(Xl，yi)處向上掃描。如此往復(fù)，直至檢測(cè)到“左包扎(參考)端點(diǎn)”為止。該端點(diǎn)標(biāo)記為M(xm，yM)，以象素為坐標(biāo)単位。圖3給出了腸體左包扎(參考)端點(diǎn)的掃描檢測(cè)示意圖，見(jiàn)圖中的標(biāo)注⑥。圖中四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(Xl，Y1)、(X1,12)、(x2,12)和(X2，Y1)所構(gòu)成的平行四邊形區(qū)域，是經(jīng)過(guò)圖I所示“回縮掃描”后，確定的腸體所在大致區(qū)域。4)確定右包扎端點(diǎn)位置坐標(biāo)如圖4所示,取X2 = x2-h/2,從(x2, Y1)處開(kāi)始向上掃描若掃描到y(tǒng) =ゲ2處,仍未掃描到邊緣點(diǎn)，則取X2 = x2_h/2，再次從(x2，Yl)處向上掃描。如此往復(fù)，直到檢測(cè)到右包扎(參考)端點(diǎn)為止。
該端點(diǎn)標(biāo)記為N(xn，yN)，以象素為坐標(biāo)単位。圖3給出了腸體右包扎(參考)端點(diǎn)的掃描檢測(cè)示意圖，見(jiàn)圖中的標(biāo)注⑦。5)對(duì)腸體的上、下側(cè)邊緣特征點(diǎn)進(jìn)行“等間距-短距”掃描如圖6所示，根據(jù)左、右包扎參考端點(diǎn)M和N，即可確定腸體在數(shù)字圖像中的具體位置和姿態(tài)線“ MN ”，把姿態(tài)線“MN”平行下移一段距離H，可得到另ー線段“AB”，兩線間距可取為腸體平均直徑尺寸的I 2倍(典型值I. 5倍)。若姿態(tài)線的傾角記為Φ，腸體直徑記為D，則有
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法，其特征在于，該方法的步驟如下 (1)將采集的乳化腸食產(chǎn)品圖像輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行圖像處理； (2)初步確定腸體在圖像中所處的區(qū)域； (3)確定腸體的左、右包扎端點(diǎn)位置坐標(biāo)； (4)對(duì)腸體的上、下側(cè)邊緣特征點(diǎn)進(jìn)行等間距一短距掃描，得到腸體兩側(cè)的邊緣特征點(diǎn)及其坐標(biāo)值，為外觀質(zhì)量測(cè)算和判別提供依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中圖像處理包括邊緣銳化、濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中采用回縮掃描法初步確定腸體在圖像中所處的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述回縮掃描法是根據(jù)設(shè)定的回縮步距h，分別檢測(cè)到腸體的邊緣點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述回縮步距h是根據(jù)圖像尺寸、腸體在圖像中的相對(duì)大小來(lái)設(shè)定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用回縮掃描法初步確定腸體在圖像中所處的區(qū)域的具體步驟如下 設(shè)腸體圖象橫向?qū)挾葹閍，縱向高度為b，以象素為坐標(biāo)單位，初始化該區(qū)域的坐標(biāo)參數(shù) -X1=O, x2=a, Y1=O, y2=b ； (1)取七=Xl+h，從(Xl，yi)處開(kāi)始，沿縱向往上掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取Xl=Xl-h，并跳到步驟(2);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則再返回步驟(1)，開(kāi)始新一輪往上掃描；若掃描完整幅圖像后仍未碰到邊緣點(diǎn)，接著執(zhí)行步驟(2)； (2)取72=72_h，并從(Xl，y2)處開(kāi)始，沿橫向往右掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取y2=y2+h，并跳到步驟(3);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(2)，開(kāi)始新一輪往右掃描；若在步驟(I)和(2)中都未碰到邊緣點(diǎn)，說(shuō)明圖中無(wú)腸，后續(xù)掃描不需執(zhí)行，返回；否貝U，執(zhí)行步驟(3); (3)取&=&-1!，并從(12，y2)處開(kāi)始，沿縱向往下掃描，若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取x2=x2+h，并跳到步驟(4);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(3)，開(kāi)始新一輪往下掃描； (4)取yfyth,并從(x2,Y1)處開(kāi)始,沿橫向往左掃描,若檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則停止掃描，取y^yrh，并跳到步驟(5);若未檢測(cè)到產(chǎn)品邊緣點(diǎn)，則返回步驟(4)，開(kāi)始新一輪往左掃描； (5)初步確定腸體所在的大致區(qū)域上述四步完成后，可獲得四個(gè)確定的值“xi、x2、yi、y2”，由“X=Xl”、“X=X2”、“y=yi”、“y=y2”四條直線可劃定一個(gè)平行四邊形區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中腸體的左包扎端點(diǎn)的具體檢測(cè)步驟是取X1= Xi+h/2,從(Xpy1)處開(kāi)始往上掃描；若掃描到y(tǒng)=y2處，仍未掃描到邊緣點(diǎn)，再取X1=X1+ h/2,從(X1,Y1)處向上掃描；如此往復(fù),直至檢測(cè)到左包扎端點(diǎn)為止；該端點(diǎn)標(biāo)記為M (xM, yM),以象素為坐標(biāo)單位。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中腸體的右包扎端點(diǎn)的具體檢測(cè)步驟是取x2=x2-h/2,從(x2, Y1)處開(kāi)始向上掃描若掃描到y(tǒng)=y2處，仍未掃描到邊緣點(diǎn)，則取x2=x2-h/2,再次從(x2, Y1)處向上掃描；如此往復(fù),直到檢測(cè)到右包扎端點(diǎn)為止；該端點(diǎn)標(biāo)記為M (xN, yN),以象素為坐標(biāo)單位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟(4)中等間距一短距掃描是連接腸體左、右包扎端點(diǎn)構(gòu)成姿態(tài)線，將該姿態(tài)線平行下移距離H成為平移線段，對(duì)腸體兩側(cè)的邊緣點(diǎn)進(jìn)行掃描時(shí)，起始點(diǎn)在平移線段上，再向上進(jìn)行掃描；然后，把腸體所在的區(qū)域按腸體長(zhǎng)度方向等分為n段，并沿中間各等分線進(jìn)行向上短距掃描邊檢，以獲得腸體兩側(cè)的邊緣點(diǎn)及其坐標(biāo)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述下移距離H為腸體平均直徑尺寸的I 2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于機(jī)器視覺(jué)的乳化腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量快速掃描檢測(cè)方法，先將采集的乳化腸食產(chǎn)品圖像輸入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行圖像處理；初步確定腸體在圖像中所處的區(qū)域；確定腸體的左、右包扎端點(diǎn)位置坐標(biāo)；對(duì)腸體的上、下側(cè)邊緣特征點(diǎn)進(jìn)行等間距—短距掃描，得到腸體兩側(cè)的邊緣特征點(diǎn)及其坐標(biāo)值，獲得腸體外觀質(zhì)量；本方法能夠?qū)崿F(xiàn)大量乳化腸食產(chǎn)品圖像的快速掃描，從而大幅度減少數(shù)據(jù)處理的工作量，不僅能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化，還可大幅提高檢測(cè)效率，節(jié)省大量的人力資源和成本，也必將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)圖像智能檢測(cè)技術(shù)在腸食產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N21/95GK102706893SQ20121001171
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者喬巖茹, 卜文紹, 張春陽(yáng), 張河新 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)