计算机视觉在产品检测中的应用

北京工业大学

硕士学位论文

计算机视觉在产品检测中的应用

姓名：劳有兰

申请学位级别：硕士

专业：软件工程

指导教师：黄樟钦;方华

20070501

第２章产品包装缺损分析和图像处理

第２章产品包装缺损分析和图像处理

２．１产品包装缺陷分析

２．１．１包装常见色彩缺陷

工业产品外包装常见的一类缺陷是色彩印刷缺陷，包括印刷过程中产生飞墨、异物、套色、色差等各种质量缺陷。工业产品外包装常见色彩印刷缺陷如图２－１所示。

图２．１工业产品外包装常见色彩印刷缺陷

Ｆｉｇｕｒｅ２－１ｆａｍｉｌｉａｒｃｏｌｏｒｐｒｉｎｔｉｎｇｆａｕｌｔｏｆｍａｎｕｆａｃｔｉｏｎ

针对常见的色彩印刷缺陷，主要通过颜色特征提取，对检测产品的易产生缺陷区域进行检测，与标准样品进行比较，进行缺陷检测“”。

２．１．２包装常见形状缺陷

产品外包装常见形状缺陷一般有：（１）药品包装过程中，包装产品常存在漏装、装错、缺损、摆放位置、胶囊包装漏粉、双帽、有杂物等质量问题：（２）包装盒皮封签漏帖、反贴、歪斜、偏移，破损、翘边、缺盖、露白、反包、包装错位等错误；（３）产品外包装上生产日期、批号、有效期等的有无及对错的辨识；（４）液体包装质量错误，包括液体瓶盖是否完好、瓶体异物、瓶身的尺寸、裂纹等。如图２—２所示。

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图２－２工业产品外包装常见形状缺陷

Ｆｉｇｕｒｅ２－２ｆａｍｉｌｉａｒｓｈａｐｅｐｒｉｎｔｉｎｇｆａｕｌｔｏｆｍａｎｕｆａｔｕｒｅ

２．２数字图像特征提取

２．２．１颜色特征提取

由于颜色特征具有旋转不变性和尺度不变性，因而，在图象识别技术，颜色是使用最广泛的特征之一。颜色特征提取方法有很多种，主要可以归纳为两大类：一个是对应于全局颜色分布的颜色特征提取方法，一个是对应于局部颜色信息的颜色特征提取方法ｎ２ｍ”。

２．２．１．１颜色空间

（１）ＲＧＢ模型颜色模型的用途是在某个颜色域内方便地指定颜色。彩色

第２章产品包装缺损分析和图像处理

图像在计算机中总是以红（Ｒｅｄ）、蓝（Ｂｌｕｅ）、绿（Ｇｒｅｅｎ）三基色表示的（即ＲＧＢ颜色模型），这就是说，每个像素的颜色都是以红绿蓝三基色的数量来定义的。利用红蓝绿可以配置大部分人眼所能看到的颜色。

（２）ＨＩＳ模型另一种彩色方案由色度、饱和度和强度（或亮度）组成的ＨＩＳ（Ｈｕｅ，Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）格式。ＨＩＳ模型直接对应于人眼色彩视觉特征的三要素，三个颜色通道各自独立，可以分别提取图像的色调、亮度及饱和度信息。其突出优点是，视觉上，ＲＧＢ颜色模型依赖于环境照明的颜色，而ＨＩＳ模型具有彩色不变性，所以它比ＲＧＢ颜色模型更均匀，即ＨＳＶ的空间距离比ＲＧＢ空间距离更加符合人眼视觉特征“”。

在ＨＩＳ格式中，Ｉ表示强度或亮度。Ｈ由可见光谱中各分量成分的波长来确定，是彩色光的基本特性。ｓ反映了彩色的浓淡，它取决于彩色光中白光的含量，也就是彩色光的纯度的反映。ＨＩＳ坐标是柱形彩色空间。灰度影调沿着轴线以底部的黑变到顶部的白，具有最高亮度最大饱和度的颜色位于圆柱上顶面的圆周上如图２－３所示。

图２－３ＨＩＳ颜色空间

Ｆｉｇｕｒｅ２－３ＨＩＳｃｏｌｏｒｓｐａｃｅ

从ＲＧＢ到ＨＩＳ的转换公式为“”：

晓＝ｍＪｎＩＲ，Ｇ。Ｂ）

，：—Ｒ＋Ｇ—＋Ｂ

（２．１）

３

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（ＢｉｌｉｎｅａｒＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）把图像分割为构成斑点（Ｂｌｏｂ）和局部背景的像素集合，典型的目标像素被赋值为１，背景像素被赋值为０。分割时可使用两种方法即固定阈值分割（ＨａｒｄＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）和动态阈值分割（ＳｏｆｔＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）。

当图像被分割为目标像素和背景像素后，进行连通性分析，在图像中寻找一个或多个相似灰度的“斑点”，并将这些“斑点”按照四邻域或者八邻域方式进行连通性分析，将目标像素聚合为目标像素或斑点的连接体，就形成了一个Ｂｌｏｂ单元。通过对Ｂｌｏｂ单元进行图形特征分析，可以将单纯的图案灰度信息迅速转化为图案的形状信息，包括图形的质心、面积、周长等。使用Ｂｌｏｂ分析，通过多级分类器的过滤，在一定程度上可满足对产品外包装中透明纸破损、反包、盒皮印刷等缺陷的检测需求。图像分割直方图如图２—６所示。

图２－６图像分割直方图示例

Ｆｉｇｕｒｅ２－６ｓａｍｐｌｅｏｆｉｍａｇｅｄｉｖｉｓｉｏｎ

２．４本章小结

本章对工业产品常见的包装缺损进行了分析研究，大致可以将包装缺损情况分为两大类；彩色印刷差异和形状缺陷。针对这两类缺陷，本文应用数字图像处理算法，对检测图像的颜色和形态特征提取进行了研究。提出了一些如彩色检测、标签定位和斑点分析等常见包装缺损的检测方法。

第４章嵌入式视觉检测系统在胶囊包装检测中的应用

第４章嵌入式视觉检测系统在胶囊包装检测中的应用

利用本课题开发的嵌入式视觉检测系统，本章将其应用于广西柳州花红药业有限公司的胶囊分装生产线，开发了胶囊分装嵌入式视觉检测系统。

４．１胶囊分装工艺

在药厂中，对胶囊的包装分装流程首先是胶囊从漏斗中漏进封装盒中，而封装盒内装有封装胶囊用的药板。当胶囊从漏斗中漏进封装盒的时候，胶囊滚进药板中，这时再对药板封上薄膜，胶囊就封装好了，然后再对药板进行分片切割，最后依靠人工分拣，检查是否有漏装及药品泄露现象。胶囊分装生产线如图４－１所示。

图４－１胶囊分装生产线

Ｆｉｇｕｒｅ４－１ｔｈｅｌｉｎｅｏｆｃａｐｓｕｌｅｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ

目前，大多数制药厂在药品包装生产线上，一般采用人工进行目测的方法分拣次品，检测人员的工作状况对于检测效果有着很大的影响，而且这种工作方式检测效率低、成本高、劳动强度大。手工劳动的检测方法严重影响了药品包装生产线的工作效率，不但浪费了大量的劳动力资源，而且包装质量不能从根本得到