专利名称：一种烟盒包装质量检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像检测系统，特别涉及一种对烟盒包装质量进行检测的图像处理系统。
背景技术：
卷烟制品的包装质量越来越受到消费者的关注，为此国内许多卷烟企业都在提高卷烟制品包装质量方面倾注了较大的精力。根据国家权威质量检测机构的质量检测报告及各烟厂的质量反馈，目前卷烟制品小盒包装的质量缺陷主要包括烟纸窜版、翘边、包装撕损、露白、破损、翻开、封签破损或不居中等，有的甚至较为严重。
现有技术的烟盒包装质量检测系统的工作方式为，当每盒包装成型的卷烟输送至检测位置时，电荷耦合器件(CCD)摄取烟盒表面的图像，图像处理单元则根据一定的识别算法对CCD摄取的图像进行判读，如果识别算法判定图像包含预先设定的质量缺陷模式，则指示剔除装置将该盒卷烟归入次品，否则使卷烟通过检测系统。
由于烟包表面包含多种颜色，因此如果采用黑白图像处理系统将降低识别精度，为此，系统一般都采用彩色CCD摄取图像并且对彩色图像进行处理。但是彩色图像处理对系统的处理性能提出了很高的要求，从而提高了系统成本，而且牺牲了处理速度，很难满足大规模工厂化的在线检测要求，难以在烟厂推广应用。
总之，现有技术的烟盒包装质量检测系统存在系统成本高、判读速度慢和可靠性差的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种烟盒包装质量检测系统，现有技术的烟盒包装质量检测系统存在使用成本高、速度慢和可靠性差的缺点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现一种烟盒包装质量检测系统，包括位置检测单元，当烟盒运动至检测位置时其输出烟盒处于检测位置的信号；与位置检测单元相连的图像摄取单元，其在接收到烟盒处于检测位置的信号时摄取烟盒表面的灰度图像，被摄灰度图像的亮度和色度选择为使标准图像的灰度对比度较大，其中，标准图像为无质量缺陷的烟盒的灰度图像；与图像摄取单元相连的图像处理单元，其将图像摄取单元输出的灰度图像与预设的标准图像进行比较并输出比较结果信号；以及与图像处理单元相连的剔除处理单元，如果接收到剔除信号，则剔除相应的烟盒。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，所述位置检测单元包含若干对相对设置的光电管和光接收器，并且所述检测位置为烟盒将光电管发射至光接收器的光线全部阻挡住的位置。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，图像摄取单元包含可摄取灰度图像的电荷耦合器件、模拟-数字转换器和高速双端口动态存储器，其中，模数转换器将电荷耦合器件摄取图像的每个像素灰度的模拟值转换相应的数字灰度值，高速双端口动态存储器存储和输出模数转换器转换后的数字灰度值。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，通过改变光源的发光强度和颜色来调整被摄灰度图像的亮度和色度。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，通过改变图像摄取单元中镜头的光圈来调整被摄灰度图像的亮度。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，所述图像处理单元其包含预处理模块，用于对每幅灰度图像进行去噪声、边缘加强、增白和提高对比度处理；模式匹配模块，用于计算预处理模块处理后的图像相对标准图像的相关度值；判断模块，其将模式匹配模块输出的每幅灰度图像的相关度值与预先设定的阈值进行比较，如果相关度值小于阈值，则输出剔除该幅灰度图像对应烟盒的剔除信号。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，所述图像处理单元由数字信号处理器构成。
比较好的是，在上述烟盒包装质量检测系统中，剔除处理单元包含剔除控制单元和剔除执行单元，其中，当剔除控制单元接收到剔除信号时，确定被剔除烟盒在传送线上的位置并在其到达剔除位置时指示剔除执行单元予以剔除。
由于本发明的烟盒包装质量检测系统摄取和处理的是灰度图像而不是彩色图像，所以降低了系统成本，提高了系统处理速度。此外，由于位置检测单元采用若干对相对设置的光电管和光接收器，所以提高了位置检测的准确性和稳定性。
通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中图1为按照本发明的烟盒包装质量检测系统的示意框图。
图2为图1中图像摄取单元的示意框图。
图3为图1中图像处理单元的示意框图。
具体实施例方式
以下借助附图描述本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明的烟盒包装质量检测系统包括光源1、人机接口2、图像处理单元3、图像摄取单元4、位置检测单元5和剔除处理单元6。
位置检测单元5用于检测烟盒运动位置，当烟盒位于检测位置时其输出烟盒处于检测位置的信号。烟盒位置的检测一般采用反射光电管定位的方法，在该方法中，光电管和光接收器位于同侧，当烟盒不在检测位置上时，光电管发射的光线未被阻挡，因此光接收器接收不到光电管的光信号，当烟盒位于检测位置上时，光电管发射的光线被烟盒反射至光接收器，因此光接收器将产生触发信号。但是这种方法用于在线检测烟包时运行很不稳定，常造成反射光斑跃动，从而形成误触发信号，导致误剔除动作。为此，本发明的较佳实施例改用对射式光电管定位方法，在该方法中，若干对光电管和光接收器相对设置，并且将检测位置设定为烟盒将光电管发射至光接收器的光线全部阻挡住的位置。由于烟包为非透射物体，只有当烟包运行至检测位置时光电管发射的光线才被阻挡掉，因此光接收器仅在接收不到光信号时才产生触发信号，避免了误触发，提高稳定性。由于采用多对光接收器来检测烟盒的位置，所以定位更为精确，这可以减少图像处理单元3判别图象位置消耗的时间，加快了识别速度。
图像摄取单元4与位置检测单元5相连，其在接收到烟盒处于检测位置的信号(例如位置检测单元输出的触发信号)时同步摄取烟盒表面的灰度图像，参见图2，本实施例的图像摄取单元包括可摄取灰度图像的电荷耦合器件(CCD)41、模拟-数字转换器42和高速双端口动态存储器(RAM)43。电荷耦合器件41输出的是摄取图像每个像素的灰度值模拟信号，为了进行后续的图像数字处理，模数转换器42将每个像素的灰度模拟值转换为数字灰度值，而高速双端口动态存储器43在存储模数转换器42转换后的数字灰度值的同时，还向图像处理单元3输出存储的数字灰度值。
图像处理单元3与图像摄取单元4相连，其将图像摄取单元3输出的灰度图像与系统设定时存入的标准图像进行比较并产生相应的信号，即，每种信号与烟盒包装的一种质量缺陷对应。此外，图像处理单元3还与位置检测单元5相连以接收位置检测单元5的输出信号，因此可将所处理的图像与被检测的烟盒对应起来。由此，图象处理单元3将基于灰度图像与标准图像的比较结果以及存在缺陷的烟盒的位置信息输出至剔除单元6。
如图3所示，在本实施例中，图像处理单元3包含预处理模块31、模式匹配模块32和判断模块33。预处理模块31对图像摄取单元4中RAM输出的灰度图像进行去噪声、边缘加强、增白和提高对比度处理以提高识别精度。模式匹配模块32计算预处理模块31处理后的图像相对标准图像的相关度值并输出至判断模块33，其中计算相关度值所用的识别算法可经人机接口2预先定义输入。判断模块33则将模式匹配模块32输出的每幅灰度图像的相关度值与预先设定的阈值进行比较，如果相关度值大于阈值，则判断应该剔除当前处于检测位置上的烟盒并输出相应的剔除信号。值得指出的是，对于本领域内技术人员来说，如何根据实际的应用情况选择合适的识别算法和阈值是显而易见的，因此此处不再赘述。此外，比较好的是，图像处理单元3由数字信号处理器(DSP)构成。
由上可见，在本发明检测系统的图像摄取单元4中，采用摄取灰度图像的电荷耦合器件，它将烟盒包装表面的彩色信息转换成灰度信息以供图像处理单元3进行识别处理。一般认为，灰度图像无法满足对多种复杂颜色烟包检测的要求，但是本发明的发明人经过深入研究后发现，对于每种牌子的烟包，通过选择具有合适亮度和色度的光源，可以使灰度图像也能满足烟包的检测要求，这是因为合适的亮度和色度可以有效提高灰度图像的对比度，即，使得图像中不同颜色区域灰度值之间的差别增大，从而提高识别的精度。此外，由于灰度图像的处理速度较快，所以这也提高了检测系统的整体速度。
为此，对于每种被检测的烟包，在本发明的检测系统中，将被摄取图像的亮度和色度设定为使得上述标准图像中的灰度对比度足以满足检测精度的要求。在本实施例中，通过改变光源的发光强度和颜色来调整被摄取图像的亮度和色度，并且图像处理单元3在存储设定的标准图象时，还存储光源的亮度和色度等信息，当被检测烟包种类变化时，图像处理单元3通过控制光源改变其颜色和发光强度来保证图象具有足够的灰度对比度。此外，也可以通过增加图像摄取单元4中镜头的光圈来提高烟包表面各颜色区之间的对比度。
剔除处理单元6与图像处理单元3相连，如果接收到剔除信号，则剔除相应的烟盒。在本实施例中，剔除处理单元6包含剔除控制单元61和剔除执行单元62，其中，当剔除控制单元61接收到剔除信号时，确定被剔除烟盒在传送线上的位置并在其到达剔除位置时指示剔除执行单元62予以剔除。
权利要求
1.一种烟盒包装质量检测系统，包括位置检测单元，当烟盒运动至检测位置时其输出烟盒处于检测位置的信号；与位置检测单元相连的图像摄取单元，其在接收到烟盒处于检测位置的信号时摄取烟盒表面的灰度图像，被摄灰度图像的亮度和色度选择为使标准图像的灰度对比度较大，其中，标准图像为无质量缺陷的烟盒的灰度图像；与图像摄取单元相连的图像处理单元，其将图像摄取单元输出的灰度图像与预设的标准图像进行比较并输出比较结果信号；以及与图像处理单元相连的剔除处理单元，如果接收到剔除信号，则剔除相应的烟盒。
2.如权利要求1所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，所述位置检测单元包含若干对相对设置的光电管和光接收器，并且所述检测位置为烟盒将光电管发射至光接收器的光线全部阻挡住的位置。
3.如权利要求1或2所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，图像摄取单元包含可摄取灰度图像的电荷耦合器件、模拟-数字转换器和高速双端口动态存储器，其中，模数转换器将电荷耦合器件摄取图像的每个像素灰度的模拟值转换相应的数字灰度值，高速双端口动态存储器存储和输出模数转换器转换后的数字灰度值。
4.如权利要求3所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，通过改变光源的发光强度和颜色来调整被摄灰度图像的亮度和色度。
5.如权利要求3所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，通过改变图像摄取单元中镜头的光圈来调整被摄灰度图像的亮度。
6.如权利要求4所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，所述图像处理单元包含预处理模块，用于对每幅灰度图像进行去噪声、边缘加强、增白和提高对比度处理；模式匹配模块，用于计算预处理模块处理后的图像相对标准图像的相关度值；判断模块，其将模式匹配模块输出的每幅灰度图像的相关度值与预先设定的阈值进行比较，如果相关度值小于阈值，则输出剔除该幅灰度图像对应烟盒的剔除信号。
7.如权利要求6所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，所述图像处理单元由数字信号处理器构成。
8.如权利要求6所述的烟盒包装质量检测系统，其特征在于，剔除处理单元包含剔除控制单元和剔除执行单元，其中，当剔除控制单元接收到剔除信号时，确定被剔除烟盒在传送线上的位置并在其到达剔除位置时指示剔除执行单元予以剔除。
全文摘要
本发明提供一种烟盒包装质量检测系统，包括位置检测单元，当烟盒运动至检测位置时其输出烟盒处于检测位置的信号；与位置检测单元相连的图像摄取单元，其在接收到烟盒处于检测位置的信号时摄取烟盒表面的灰度图像，被摄灰度图像的亮度和色度选择为使标准图像的灰度对比度较大，其中，标准图像为无质量缺陷的烟盒的灰度图像；与图像摄取单元相连的图像处理单元，其将图像摄取单元输出的灰度图像与预设的标准图像进行比较并输出比较结果信号；与图像处理单元相连的剔除处理单元，如果接收到剔除信号，则剔除相应的烟盒。本发明的烟盒包装质量检测系统具有成本低、处理速度快以及位置检测准确性和稳定性佳的优点。
文档编号B65B19/00GK1537782SQ0311637
公开日2004年10月20日 申请日期2003年4月14日 优先权日2003年4月14日
发明者金辉, 金 辉 申请人:上海新平科工业技术有限公司