基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，对原始POC配准算法进行了改进和优化，在缩短原始POC配准算法执行时间的同时，将图像配准的精度提高到了亚像素级。有效解决了实际的瓶装药液微小异物视觉检测系统中，由于机械零部件加工装配精度、受力偏载等因素引起的平台振动和摄像机的振动，使得获取的药液序列图像中瓶体出现不同程度上的随机偏移问题，为后期药液中疑似异物目标的提取和识别提供更好的预处理效果。
【专利说明】基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用机器视觉进行瓶装药液微小异物在线检测领域，具体是指一种应用于工业现场的、能有效解决因平台振动和摄像机振动所导致序列图像中瓶体出现随机偏移现象的快速图像配准方法。
【背景技术】
[0002]瓶装药液微小异物检测即澄明度检测，是判断被检产品溶液中是否含有悬浮、沉淀等可见异物及含量是否符合检测标准。瓶装药液质量检测是制药过程中一个重要环节，是药品质量的可靠保证。在瓶装药液的生产过程中，产品溶液中可能存在玻璃屑、纤维、毛发等杂质，在产品出厂前将这些含有杂质的次品快速有效的分捡出来至关重要，因为这些异物微小，在注射或静脉输液时，可能随输液进入人体，导致血管堵塞，造成囊肿现象，严重危及病人的生命与健康。
[0003]目前，在瓶装药液微小异物检测方面所采取的最优方案都是先将瓶装药液进行”旋转-急停”操作，其目的是使瓶内异物扰动起来，然后拍摄多张序列图像，最后通过序列图像做帧差，以期待能够去除掉不变的背景干扰点，而只保留运动的异物目标。但在实际的瓶装药液微小异物视觉检测系统中，由于机械零部件加工装配精度、受力偏载等因素引起的平台振动以及摄像机的振动，使得获取的药液序列图像中瓶体出现不同程度的随机偏移，并且随着检测速度的提高，振动幅度急剧增加。若直接利用帧差法进行运动异物检测则会产生很多的干扰点，严重影响了系统的检测效率。因此在对序列图像进行帧差前，对序列图像进行配准操作便显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]本发明为了得到序列图像中瓶体的偏移参数，提供了一种强实时性、亚像素精度的瓶装药液图像配准方法。
[0005]为达此目的，本发明通过如下技术方案实现:
[0006](I)求取参考图像和待配准图像水平、垂直方向上的投影。
[0007](2)对图像进行Hanning窗函数滤波。由于傅里叶变换具有周期性，所以图像在边缘处被认为是“环绕”的，因此在计算离散傅里叶变换的时候，边缘位置是不连续的，为了消除图像边缘对POC配准算法的影响，对原始图像进行加窗滤波操作，以便获得更精准的偏移参数估计。
[0008](3)利用一维P0C(phase only correlation相位相关)配准算法,对图像进行粗配准。将原POC配准算法分解为两个一维POC配准算法，在保证配准精度的同时增强了算法的执行效率。
[0009](4)基于峰值估计的亚像素精度配准。用sine函数对一维POC函数进行近似，利用一维POC粗配准得到的峰值点及其领域内的点进行函数拟合，最后通过加权最小二乘方法求取最优亚像素精度的偏移参数估计。[0010]本发明的有益效果是:本发明提供了一种基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，在缩短原始POC配准算法执行时间的同时，将图像配准的精度提高到了亚像素级。有效解决了实际的瓶装药液微小异物视觉检测系统中，由于机械零部件装配精度、受力偏载等因素引起的平台振动和摄像机的振动，使得获取的药液序列图像中瓶体出现不同程度随机方向上的偏移问题，为后期药液中疑似异物目标的提取和识别提供更好的预处理效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1本发明的整体算法流程图【具体实施方式】
[0012]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步详细说明。
[0013]本发明一种基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，如图1所示，整个算法流程主要由水平、垂直方向投影、Harming窗函数滤波、一维POC粗匹配和基于峰值估计的亚像素精度配准4个部分构成。
[0014]进一步的，各部分具体实现步骤为:
[0015]步骤一、求取图像水平、垂直方向投影。
[0016](I)读取工业相机连续拍摄所得瓶装药液图像n张，取第一帧作为配准参考图像g(x, y)。
[0017](2)依次从序列图像中提取下一帧图像，作为待配准图像f(x，y)。
[0018](3)按照下式分别求取参考图像、待配准图像的水平方向上的投影HGp_etim、HF·
【权利要求】
1.基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，其特征是，强实时性，配准精度达到亚像素级，能有效克服因机械和相机振动导致的序列图像中瓶体的随机偏移；主要包含如下几个步骤: (1)求取参考图像和待配准图像的水平、垂直方向上的投影； (2)利用Hanning窗函数进行滤波，消除因图像边缘的不连续性而导致的配准精度下降； (3)利用一维POC配准算法，进行像素级精度的偏移参数初步估计； (4)利用峰值估计技术，进行亚像素精度的偏移参数精确估计。
2.根据权利要求1所述基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，其特征是:所述步骤(2)中利用Hanning窗函数进行滤波,包含如下步骤: 第一步、构造Hanning窗函数；根据参考图像和待配准图像水平、垂直方向上投影图像的大小，构造相应长度的一维Hanning窗滤波函数； 第二步、将投影图像与相应长度的一维Hanning窗滤波函数相乘，得到滤波后的图像。
3.根据权利要求1所述基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，其特征是:所述步骤(3)中利用一维POC配准算法，进行像素级精度的偏移参数初步估计，包含如下步骤: 第一步、计算参考图像和待配准图像经过投影、Hanning窗函数滤波后的图像的傅里叶变换； 第二步、计算两幅图像的相位相关谱； 第三步、计算POC函数； 第四步、通过计算POC函数峰值点的坐标，得到像素级精度的偏移参数估计。
4.根据权利要求1所述基于改进型相位相关的瓶装药液图像配准方法，其特征是:所述步骤(4)中利用峰值估计技术，进行亚像素精度的偏移参数精确估计，包含如下步骤: 第一步、利用sine函数对一维POC函数进行近似； 第二步、利用粗配准得到的峰值点及其领域内的点进行sine函数拟合； 第三步、利用加权最小二乘方法求取亚像素精度的偏移参数估计。
【文档编号】G01N21/90GK103679736SQ201310732546
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】白瑞林, 姜利杰, 张振尧, 南阳 申请人:江南大学