一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，以檢測硬盒香煙小盒煙包包裝過程中可能出現(xiàn)的鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損等問題。采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，與正常煙包產(chǎn)生明顯差異。選取多個特色、關(guān)鍵興趣區(qū)域，在保證最終判斷結(jié)果準確的前提下，可大大降低圖像處理的難度。本發(fā)明具有非常高的檢測準確度，可以有效的避免鋁箔紙或內(nèi)襯紙缺損的煙包流入市場，具有廣泛的應用空間。
【專利說明】一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙包檢測方法領(lǐng)域，具體為一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上主流的硬盒香煙包裝機為G.DX2 (ZB45)包裝機，該包裝機的小盒煙包包裝過程中針對鋁箔紙的質(zhì)量檢測有外側(cè)鋁箔紙偏移檢測、內(nèi)側(cè)鋁箔紙偏移檢測，這兩個檢測均是在鋁箔紙包裝過程中對鋁箔紙所進行的檢測，在商標紙包裝過程中未設(shè)計有鋁箔紙缺損檢測裝置。小盒煙包在三號輪、四號輪包裝過程中產(chǎn)生的鋁箔紙缺損，設(shè)備均不能自動檢測剔除。而且小盒煙包的鋁箔紙缺損后，往往會使煙支在三號輪、四號輪包裝過程中丟失，造成小盒煙包嚴重缺支。許多卷煙廠在生產(chǎn)過程中都不同程度出現(xiàn)過鋁箔紙缺損的小盒煙包混入成品煙中的現(xiàn)象。
[0003]另外，原包裝機上在五號輪位置沒有對內(nèi)襯紙缺損進行檢測的裝置，內(nèi)襯紙缺損的小盒煙包完成五號輪包裝后無法再進行檢測。為避免內(nèi)襯紙缺損煙包流入市場，部分煙廠在五號輪位置安裝了色標傳感器，該傳感器根據(jù)內(nèi)襯紙與鋁箔紙的顏色差異來判斷煙包是否存在內(nèi)襯紙。但從使用情況來看，這種方法僅適應于鋁箔紙和內(nèi)襯紙顏色對比明顯的煙包，對于大多數(shù)鋁箔紙和內(nèi)襯紙顏色相近的煙包并不能有效分辨。因此，急需一種有效的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，用于檢測硬盒香煙小盒煙包包裝過程中可能出現(xiàn)的鋁箔紙和內(nèi)襯紙缺損等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，以準確的檢測硬盒香煙小盒煙包包裝過程中可能出現(xiàn)的鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損等問題。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，其特征在于:將工業(yè)相機與待檢測煙包內(nèi)表面成特定角度安裝，采用紅外光源，所述紅外光源安裝于工業(yè)相機上方，紅外光源安裝角度與工業(yè)相機相同；由于采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，與正常煙包產(chǎn)生明顯差異；工業(yè)相機在待檢測煙包靜止時采集其內(nèi)表面圖像，將采集到的圖像經(jīng)過初步處理后傳送至計算機；計算機對待測煙包上興趣區(qū)域進行二值化、查找輪廓等處理分析，計算出各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)；將各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)與基準值進行對比，可準確判斷出當前興趣區(qū)域是否存在缺損，進而實現(xiàn)檢測煙包鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損的目的。
[0006]所述的一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，其特征在于:所述基準值為煙包完好時，興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，與正常煙包產(chǎn)生明顯差異。選取多個特色、關(guān)鍵興趣區(qū)域，在保證最終判斷結(jié)果準確的前提下，可大大降低圖像處理的難度。
[0008]2、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。
[0009]3、本發(fā)明提出的煙包鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損檢測方法具有非常高的檢測準確度，可以有效的避免鋁箔紙或內(nèi)襯紙缺損的煙包流入市場，具有廣泛的應用空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明工業(yè)相機及紅外光源安裝示意圖。
[0011]圖2為標記(部分)興趣區(qū)域的完好煙包圖像。
[0012]圖3為【具體實施方式】中興趣區(qū)域I處理效果對比圖，其中:
圖3a為內(nèi)襯紙完好時對比圖，圖3b為內(nèi)襯紙缺失時對比圖。
[0013]圖4為【具體實施方式】中興趣區(qū)域2處理效果對比圖，其中:
圖4a為內(nèi)襯紙完好時對比圖，圖4b為內(nèi)襯紙露白失時對比圖。
[0014]圖5為【具體實施方式】中興趣區(qū)域3處理效果對比圖，其中:
圖5a為內(nèi)襯紙完好時對比圖，圖5b為內(nèi)襯紙缺失時對比圖。
[0015]圖6為【具體實施方式】中興趣區(qū)域3處理效果對比圖，其中:
圖6a為鋁箔紙完好時對比圖，圖6b為鋁箔紙缺失時對比圖。
[0016]圖7為【具體實施方式】中興趣區(qū)域5處理效果對比圖，其中:
圖7a為鋁箔紙完好時對比圖，圖7b為鋁箔紙缺失時對比圖。
【具體實施方式】
[0017]一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，將工業(yè)相機與待檢測煙包內(nèi)表面成特定角度安裝，工業(yè)相機中心軸與煙包內(nèi)表面成55度，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況微調(diào)，采用紅外光源，紅外光源安裝于工業(yè)相機上方，紅外光源安裝角度與工業(yè)相機相同；由于采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，與正常煙包產(chǎn)生明顯差異；工業(yè)相機在待檢測煙包靜止時采集其內(nèi)表面圖像，將采集到的圖像經(jīng)過初步處理后傳送至計算機；計算機對待測煙包上興趣區(qū)域進行二值化、查找輪廓等處理分析，計算出各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)；將各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)與基準值進行對比，可準確判斷出當前興趣區(qū)域是否存在缺損，進而實現(xiàn)檢測煙包鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損的目的?；鶞手禐闊煱旰脮r，興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)。
[0018]工業(yè)相機及紅外光源安裝示意圖如圖1所示，工業(yè)相機與待檢測煙包內(nèi)表面成特定角度安裝，采用紅外光源，光源安裝于工業(yè)相機上方，其安裝角度與工業(yè)相機相同。由于采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，可與正常煙包產(chǎn)生明顯差異。實際安裝時，可將紅外光源和工業(yè)相機密封于殼體內(nèi)，在相機鏡頭與紅外光源前都加裝紅外濾光片，避免自然光等外界環(huán)境因素影響待檢測煙包內(nèi)表面成像質(zhì)量。
[0019]以目前檢測難度最大的銀色內(nèi)襯紙和銀色鋁箔紙的煙包為例，圖2是采集到的完好煙包圖像(標記了部分興趣區(qū)域)。本方法選取多個特色、關(guān)鍵興趣區(qū)域，當內(nèi)襯紙或鋁箔紙出現(xiàn)缺損時，各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)與正常煙包會產(chǎn)生明顯差異，內(nèi)襯紙或鋁箔紙缺損程度越大，各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)與正常煙包差異越大。計算機根據(jù)處理分析得出的各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)來判斷當前興趣區(qū)域是否存在缺損，即當興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)不滿足系統(tǒng)設(shè)定的基準值時，則認為該興趣區(qū)域存在缺損，進而實現(xiàn)檢測煙包鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損的目的。
[0020]計算機通過圖像處理技術(shù)對工業(yè)相機拍攝到的煙包內(nèi)表面圖像依次進行灰度化、二值化、腐蝕、膨脹，然后查找、繪制各興趣區(qū)域內(nèi)目標輪廓，最后計算出有效輪廓面積(興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù))?；叶然菫榱藢⒐I(yè)相機拍攝到的煙包內(nèi)表面的RGB圖像轉(zhuǎn)換為單通道的GRAY圖像，提高后續(xù)的處理速度；二值化是為了將興趣區(qū)域內(nèi)目標區(qū)域與背景區(qū)域進行分割，默認將背景區(qū)域的灰度值設(shè)為0，目標區(qū)域的灰度值設(shè)為255 ;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細小噪點和孔洞，這樣可以提高后續(xù)查找興趣區(qū)域輪廓的速度；查找興趣區(qū)域輪廓是為了繪制出興趣區(qū)域的輪廓線，是計算目標區(qū)域輪廓面積的前提；計算目標區(qū)域輪廓面積是為了計算出興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)。
[0021]圖3是興趣區(qū)域I在內(nèi)襯紙完好及缺失時的處理效果對比圖，當內(nèi)襯紙完好時，興趣區(qū)域I中包含內(nèi)襯紙的高亮度內(nèi)側(cè)邊緣，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為544。當內(nèi)襯紙缺失時，興趣區(qū)域I中的高亮度區(qū)域會消失，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)變?yōu)镺。通過興趣區(qū)域I中的高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)可判斷當前煙包是否存在內(nèi)襯紙缺失。
[0022]圖4是興趣區(qū)域2在內(nèi)襯紙完好及露白時的處理效果對比圖，當內(nèi)襯紙出現(xiàn)露白時，興趣區(qū)域2中包含高亮度的內(nèi)襯紙內(nèi)部材質(zhì)，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為532。當內(nèi)襯紙完好時，興趣區(qū)域2中沒有高亮度區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為O。通過興趣區(qū)域2中的高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)可判斷當前煙包是否存在內(nèi)襯紙露白。
[0023]圖5是興趣區(qū)域3在內(nèi)襯紙完好及缺失時的處理效果對比圖，當內(nèi)襯紙缺失時，鋁箔紙下邊緣反光，興趣區(qū)域3中會出現(xiàn)高亮度區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為754。當內(nèi)襯紙完好時，興趣區(qū)域3中沒有高亮度區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為O。通過興趣區(qū)域3中的高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)可判斷當前煙包是否存在內(nèi)襯紙缺失。
[0024]圖6是興趣區(qū)域4在鋁箔紙完好及缺損時的處理效果對比圖，當鋁箔紙缺損時，興趣區(qū)域4中會出現(xiàn)高亮度的煙支濾嘴區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為3394。當鋁箔紙完好時，興趣區(qū)域4中沒有高亮度區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為O。通過興趣區(qū)域4中的高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)可判斷當前煙包是否存在鋁箔紙缺損。
[0025]圖7是興趣區(qū)域5在鋁箔紙完好及缺損時的處理效果對比圖，當鋁箔紙缺損時，興趣區(qū)域5中會出現(xiàn)高亮度的煙支表面區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為2644。當鋁箔紙完好時，興趣區(qū)域5中沒有高亮度區(qū)域，經(jīng)處理分析得到高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)為O。通過興趣區(qū)域5中的高亮度區(qū)域的有效像素數(shù)可判斷當前煙包是否存在鋁箔紙缺損。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，其特征在于:將工業(yè)相機與待檢測煙包內(nèi)表面成特定角度安裝，采用紅外光源，所述紅外光源安裝于工業(yè)相機上方，紅外光源安裝角度與工業(yè)相機相同；由于采用了特殊安裝角度的工業(yè)相機及紅外光源，使煙包內(nèi)表面在鋁箔紙缺損或內(nèi)襯紙缺損時，與正常煙包產(chǎn)生明顯差異；工業(yè)相機在待檢測煙包靜止時采集其內(nèi)表面圖像，將采集到的圖像經(jīng)過初步處理后傳送至計算機；計算機對待測煙包上興趣區(qū)域進行二值化、查找輪廓等處理分析，計算出各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)；將各興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)與基準值進行對比，可準確判斷出當前興趣區(qū)域是否存在缺損，進而實現(xiàn)檢測煙包鋁箔紙、內(nèi)襯紙缺損的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器視覺技術(shù)的煙包內(nèi)襯缺損檢測方法，其特征在于:所述基準值為煙包完好時，興趣區(qū)域內(nèi)目標的有效像素個數(shù)。
【文檔編號】G01N21/89GK103760170SQ201310732460
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】金懷國, 張濟民, 張義偉, 徐洋, 顏魏偉, 張 杰, 李風波 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所