[发明专利]基于机器视觉的商品条码印制质量检测方法

权利要求书

1.基于机器视觉的商品条码印制质量检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：采集待测商品条码图像；

步骤2：系统标定，获取商品条码图像中像素值与商品条码实际物理尺寸的比例关系；

步骤3：将商品条码图像中的条码区域图像、字符区域图像分割出来；具体按照以下步骤实施：

步骤3.1：对待测图像采用大律法进行二值化处理；

步骤3.2：对步骤3.1处理后的条码图像进行边缘检测及梯度差计算；采用Sobel算子分别进行水平方向卷积运算和垂直方向卷积运算；

Gx(i,j)＝[f(i+1,j-1)+2f(i+1,j)+f(i+1,j+1)]-[f(i-1,j-1)+2f(i-1,j)+f(i-1,j+1)]；

Gy(i,j)＝[f(i-1,j-1)+2f(i,j-1)+f(i+1,j-1)]-[f(i-1,j+1)+2f(i,j+1)+f(i+1,j+1)]

式中，f(i,j)表示原图像；G_x(i,j)表示水平方向的梯度值；G_y(i,j)表示垂直方向的梯度值；

二者之差即为梯度差，公式如下：

G(i,j)＝G_x(i,j)-G_y(i,j)

步骤3.3：对步骤3.2处理后的图像进行形态学处理；采用矩形结构元素依次进行闭运算、腐蚀运算和膨胀运算，得到类矩形区域；

所述矩形结构元素为3列2行；所述闭运算进行一次；所述腐蚀运算进行两次；所述膨胀运算进行九次；

步骤3.4：对步骤3.3处理后的类矩形区域进行轮廓提取；通过轮廓跟踪，得到最小外接矩形；进行裁切，得到条码图像；

步骤3.5：对步骤3.4得到的条码图像进行倾斜校正；先运用Canny算子进行边缘检测；再通过Hough直线检测，得到条码边缘直线族；再测条码图像的倾斜角度；最后通过仿射变换和双线性内插算法进行旋转校正，得到端正的条码图像；

步骤3.6：对步骤3.5得到的条码图像进行区域分割；对条码图像依次进行二值化、Canny边缘提取；对边缘图像做垂直投影，确定出条码区域图像的左右边界；对边缘图像做水平投影，确定出条码区域图像的上下边界；从条码图像中分割出条码区域图像及字符区域图像；

步骤4：分析条码区域图像，计算出相关检测项数据；具体按照以下步骤实施：

计算条码区域图像的结构尺寸参数及光学特性参数；

(1)结构尺寸参数的计算：对条码区域图像分别做水平投影和垂直投影，从水平投影图像中间位置向上扫描，得到上边界点P_a；向下扫描，得到下边界点P_b；从垂直投影图像中间位置向左扫描，得到左边界点P₁，继续向左扫描，经过空白区，直至测得左侧空白区临界点P₃；同理，从垂直投影图像的中间位置向右扫描，得到右边界点P₂；继续向右扫描，经过空白区，直至测得右侧空白区临界点P₄；

则实际待测商品条码的结构尺寸参数计算如下：

条宽：W＝(P₂-P₁)*Dx

Z尺寸：Z＝((P₂-P₁)/95)*Dx

左空白区宽度：W_BL＝(P₁-P₃)*Dx

右空白区宽度：W_BR＝(P₄-P₂)*Dx

条高：H＝(P_b-P_a)*Dy

(2)光学特性参数的计算：对条码区域图像高度在P_a与P_b之间的10％-90％区域内，在水平方向上均匀选取10条扫描线，对每条扫描线进行如下分析计算；

找出扫描线中反射率最低和最高的点；最小反射率记为R_min；最高反射率记为R_max；则阈值GT为：

GT＝(R_max+R_min)/2

以GT为阈值对该扫描线的反射率进行逐点比对，大于GT的点属于空区域，即空单元；小于GT的点属于条区域，即条单元；条单元反射率记为R_b；空单元反射率记为R_s；则该扫描线的反射率R为：

R＝(R_b+R_s)/2

取反射率为R的点的横坐标为相邻单元的边界；

对所有边界点找出其两侧R_b和R_s；则最小边缘反差EC_min为：

EC_min＝R_s-R_b

符号反差SC为：

SC＝R_max-R_min

调制比MOD为：

MOD＝EC_min/SC

单个单元内，最高反射率与最低反射率之差记为ERN；找出所有单元中的最大ERN，记为ERN_max；则缺陷度DEF为：

DEF＝ERN_max/SC

可译码度V_c为：

式中，e_i表示条码区域图像中相邻两条单元相应的左或右边缘之间的距离，其中，中间分隔符i＝1,2,3,4，其余i＝1,2；

RT_j为参考阈值，其中，j＝2,3,4，

P为字符宽度；

(3)获取参考译码：根据编码原理，采用相似边距离法对条码区域图像进行译码，记下译码数据；

步骤5：分析字符区域图像，计算出相关检测项数据；具体按照以下步骤实施：

针对字符区域图像，计算字符高度、字符数据；

(1)字符高度：对字符区域图像做水平投影，测其上、下边界点，两点间距离即为字符高度；

(2)字符数据：制作0-9十个数字固定大小的标靶图像，作为标准模板；对字符区域图像做垂直投影，依次分割出各字符；剔除分隔符，进行归一化处理；将各字符与标准模板进行逐一对比，完成字符识别；

将字符识别结果与译码数据进行比较，进行一致性检测；若二者一致，则结果为“译码正确”；若不一致，则结果为“译码错误”；若无法译码，则结果为“不能译码”；

步骤6：根据《商品条码条码符号印制质量的检验》对各检测项数据进行分析计算，形成检验结论。