[发明专利]一种饮料灌装后杂质检测装置及方法

权利要求书

1.一种饮料灌装后杂质检测方法，其特征是，该杂质检测方法如下：

Step1：采集待检品图像并进行备份；

Step2：图像预处理：对采集的待检品图像增强其对比度并进行滤波；

Step3：区域填充及分割：对预处理后的图像进行边缘检测后，进行区域填充及分割；

Step4：连通域分析及修正：对分割出来的前景区域进行连通域分析及修正；

Step5：连通域修正后进行判断：连通域修正后需要检测待检品图像是否采集完，如还有未完成的帧需要采集，则等待下一帧图像的到来，否则继续进行下一步处理；

Step6：匹配连通域信息：对采集的若干帧图像提取得到的连通域信息进行匹配，通过匹配连通域信息，获得可见物的连通域轨迹；

Step7：结合连通域信息和连通域轨迹，判断出每个连通域的性质，根据连通域的性质判断灌装后饮料中是否存在杂质；

其中：

所述step1或step2中，所述待检品图像是用工业相机提取的饮料灌装后瓶身图像，且图像为灰度图像或经过灰度化的彩色图像；

所述step3中区域填充的方法包括以下步骤：

a．对边缘检测后的图像进行逐行扫描，填充每行中存在的距离小于最大填充距离s的边缘信息；

b．对边缘检测后的图像进行逐列扫描，填充每列中存在的距离小于最大填充距离s的边缘信息；

所述step4中，连通域分析步骤如下：

a．运用区域生长法提取每个连通域信息；

b．分析每个连通域信息，将面积小于设定的最小分析区域面积al并且周长平方与面积比例大于设定的系数p的区域予以删除；

c．将符合条件的连通域信息进行编号，并将每个连通域匹配状态标记为未匹配；

所述step4中，连通域修正步骤如下：

a．寻找最小外接矩形宽或高大于设定最小值rl并且宽和高均小于设定最大值r2的原连通域信息，如找不到，转到步骤f；

b．提取原连通域最小外接矩形区域的预处理前图像数据；

c．运用最大类间方差法计算步骤b中提取的图像阈值对图像进行区域分割；

d．运用区域生长法提取新连通域信息，如连通域个数为1转到step4中的连通域修正步骤中的步骤a；

e．用新的连通域信息更新原连通域信息，转到step4的连通域修正步骤中的步骤a；

f．结束连通域修正；

所述step6中，匹配连通域的具体匹配步骤如下：

a）．寻找第n帧中没有找到匹配的区域，其中n为大于零小于N的自然数，n初始值为1，如能找到则进入步骤b），否则进入步骤e）；

b）．对第n帧中未匹配的连通域a，计算与第n+1帧所有连通域的匹配系数，并将匹配系数存入匹配系数数组，数组中每项记录的是匹配系数和连通域编号，匹配系数factor的计算公式为：

factor= wfactor+hfactor+whfactor+denfactor+areafactor+distancefactor；

其中，wfactor 连通域宽度比对系数，hfactor 连通域高度比对系数、whfactor 连通域宽高比例比对系数、denfactor连通域周长平方面积比比对系数、areafactor连通域面积比对系数、distancefactor连通域距离系数；

wfactor=min(wn,wn1)/max(wn,wn1)；式中wn为连通域a的宽度，wn1为第n+1帧中连通域x的宽度，min(wn,wn1)表示wn与wn1的最小值，max(wn,wn1) 表示wn与wn1的最大值；

hfactor=min(hn,hn1)/max(hn,hn1)；式中hn为连通域a的高度，hn1为第n+1帧中连通域x的高度；

whfactor=min(min(wn,hn)/max(wn,hn),min(wn1,hn1)/max(wn1,hn1))/max(min(wn,hn)/max(wn,hn),min(wn1,hn1)/max(wn1,hn1))；

denfactor= min(densityn, densityn 1)/max(densityn , densityn 1)；

其中

densityn=girthn*girthn/arean； 式中girthn为连通域a的周长，arean为连通域a的面积；

densityn1=girthn1*girthn1/arean1；式中girthn1为第n+1帧中连通域x的周长，arean1为第n+1帧中连通域x的面积；

    areafactor=min(arean,arean1)/max(arean,arean1)；

    distancefactor=(MAX_DISTANCE-distance)/MAX_DISTANCE； 式中 MAX_DISTANCE为可见物的最大活动距离，distance为连通域a与第n+1帧中连通域x的最小外接矩形中心距离；

c）．寻找匹配系数数组中最大的匹配系数，并且根据最大匹配系数位置确定与连通域a匹配系数最大的连通域x1；

d）．如找到的最大匹配系数小于限定的最小合理匹配系数f则将此连通域a的后帧匹配状态标记为已匹配，返回步骤a）；如连通域x1是首次被匹配则更新连通域a和连通域x1的匹配信息，将连通域a和连通域x1匹配状态改为已匹配，记录匹配连通域编号和匹配系数，返回步骤a）；如连通域x1之前被第n帧中的连通域b匹配，则比较此次匹配与之前存储的匹配系数，如此次匹配系数大于之前存储的匹配系数，则更新连通域x1的匹配连通域和匹配信息，将连通域a的匹配信息修改为已匹配，匹配连通域为连通域x1，记录匹配系数，并将连通域b的后帧匹配状态修改为未匹配，返回步骤a）；如此次匹配系数小于或者等于之前存储的匹配系数，则将连通域a与连通域x1的匹配系数撤出匹配系数数组并返回步骤c）继续寻找合理的匹配；

e）．将n的数值加1，如n>N-1则结束匹配，否则返回步骤a）；

所述step7中，连通域的性质为连通域的圆形度或运动方向。

2.如权利要求1所述的一种饮料灌装后杂质检测方法，其特征是，所述连通域信息包括连通域的面积、周长、周长平方与面积比、最小外接矩形的左右上下位置。