[发明专利]一种饮料灌装后杂质检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种饮料灌装后杂质检测装置及方法。

背景技术

  在饮料灌装和封盖过程中，由于过滤不佳、容器清洗不净、封装时碰撞等原因，会使饮料中存在固体沉淀、悬浮物、毛发、玻璃碎片等异物，这些可见异物的存在极大影响了产品质量。目前国内多采用人工灯检的方法鉴别可见异物，通过人眼目测判断，若存在异物将其手动剔除，人工检测不可避免的存在效率低、漏检率高，精度低等问题，且长期从事人工灯检还给工作人员的健康带来危害。

   机器视觉检测技术已经成功应用于很多行业，例如啤酒瓶的空瓶检测，集成电路的检测等领域，机器视觉检测代替人工检测成为一种发展方向。

       检测灌装后饮料中的杂质是灌装后饮料质量检测的关键环节，杂质检测需要解决以下问题：首先必须分离前景与背景，实现区域分离，由于异质形成的区域图像往往与背景灰度相近，采用阈值法很难得到信息量完全的图像，故我们选用先进行边缘检测再进行区域填充的方法实现区域分割；其次必须提取分离出能代表区域特性的区域结构特征，因为预处理过程中采用的高斯滤波，区域分割中采用的区域填充都容易使距离较近的可见物连成一块，所以必须进行连通域的修正，我们对可疑连通域最小外接矩形区域所对应的预处理前图像进行分析辨别区域粘连现象，如判别为区域粘连，则对该连通域信息进行更改修正；再次，必须根据每个连通域的结构特征寻找连通域在连续图像中的运动轨迹，寻找连通域运动轨迹我们采用竞争的匹配算法；最后，获得连通域运动轨迹后根据连通域运动方向辨别可见物是气泡还是异物。

发明内容

为实现上述发明目的，采用如下技术方案：

一种饮料灌装后杂质检测装置，该装置包括光源和相机，所述光源和相机与待检品相配合；所述相机连接到处理装置的目标分割单元；所述处理装置的目标分割单元、信息提取单元、信息匹配单元、轨迹获取单元和产品质量分析单元依次连接；所述产品分析单元还与处理装置外的控制设备连接。

一种饮料灌装后杂质检测方法，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。

在所述的step1或step2中，所述待检品图像是用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。

在所述的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。

在所述的step4中，所述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。

在所述的step4中，所述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转到步骤a；

e．用新的连通域信息更新原连通域信息，转到步骤a；

f．结束连通域修正。

所述连通域信息包括连通域的面积、周长、周长平方与面积比和最小外接矩形的左右上下位置。

在所述的step6中，所述匹配连通域的具体匹配步骤如下：