并行实现，这将大大节省计算时间，提高系统检测速度，而且图像处理均在本地即可完成，无需向上位机传送图像数据，简化控制系统。工业摄像机7为CXD相机。
[0034]本实施例所公开的一种基于视觉的白酒瓶内异物检测方法，包括以下步骤:
[0035]步骤1:对装有白酒的瓶体进行高速旋转，然后急停，使瓶体内白酒的旋转基本稳，白酒内杂质以较快速度旋转；
[0036]步骤2:利用强光源从酒瓶底部照射，并将与工业摄像机相连接的内窥导光镜探入瓶口内进行图像采集；
[0037]步骤3:对采集到的图像进行相邻帧相减运算，得到一组差值图像；
[0038]步骤4:对差值图像进行形态学运算，去除噪声；
[0039]步骤5:进行自适应阈值化图像操作，得到目标图像；
[0040]步骤6:对目标进行跟踪，得到目标的运动轨迹，并估算目标的运动速度；
[0041]步骤7:根据目标杂质的运动速度和运动轨迹，估算出目标在相邻帧图像中移动的像素位置范围，并以此为标准来进行相邻帧间的目标匹配和跟踪，若是跟踪到连续的目标运动路径，则为真实的目标，表示瓶内有杂质，否则无杂质。所述的图像采集方法为:通过设置工业摄像机的多个曝光参数，使工业摄像机曝光时间由小到大逐渐变化，得到多种曝光时间下多幅图像。
[0042]为了更得到更准确的检测结果，步骤2中的图像采集至少为两组，依次对各组图像进行步骤3至步骤7的操作，只要有一组检测到杂质则表示瓶内有杂质，若是所有组图像均没有检测到杂质，则表明瓶内无杂质。
[0043]在检测过程中，待检测瓶体10位于LED强光源12上方，导光内窥导光镜8头从瓶口伸入瓶内，强光源透过瓶底后，经过瓶底一次吸收变成强度适中的光源，再经过白酒内可见异物的遮挡、反射或折射，最终进入内窥导光镜8中。内窥导光镜8由一组柱状透镜组成，将瓶内的光直接引导至CCD镜头，并由CCD感光得到瓶内图像。在本技术方案中，光线需透过瓶底，经过瓶底漆层的吸收和瓶底玻璃的折射才能进入CCD相机中，由于瓶底折射和喷漆的不均匀导致瓶底对光源的吸收不均匀，很难调节一个合适的光源强度使得图像中所有区域亮度一致，这就导致图像某些区域非常亮，有过曝出现，而某些区域非常暗。在图像的过曝和欠曝区域，异物造成的光线变化非常不明显，很难检测出异物。为了解决这个问题，本方案采用多次曝光合成检测结果的方法，该方法的原理是:通过设置CCD相机多个曝光参数，使CCD相机曝光时间由小到大逐渐变化，得到多种曝光时间下多幅图像，虽然这些图像均有欠曝和过曝区域，但是每幅图像的正常曝光区域不尽相同，所有这些曝光正常的区域可组合成一副曝光正常的图像，同时对这些图像进行异物检测并合并检测结果，即可得到与一副正常曝光图像相同的检测效果。
[0044]由于白酒瓶壁一般都有喷漆或刻花，若使用静止的图像进行异物检测，就很难区分检测到的异物是瓶内杂质还是瓶壁上的喷漆或刻花图案，因此本发明采用旋转一急停的方法消除瓶壁和喷漆的影响，其原理是:首先将装有白酒的瓶体高速旋转，然后急停，此时瓶体停止了旋转，但是里面的白酒和杂质仍高速旋转，在静止一段时间后，液体酒的旋转基本趋于稳定，对光线的影响和静止时相差无几，但杂质仍以较高速度旋转，此时在每组曝光时间下拍取多幅图像，对每组图像检测运动目标，由于瓶体是静止的，因此由瓶体和喷漆导致的图像变化即可消除。
[0045]本实施例的有益效果如下:
[0046]1、可以适应白酒的所有瓶型，包括不透明瓶和玻璃刻花异型瓶，可准确检测瓶内是否有异物，完全可替代人眼检测。
[0047]2、可很好地区分瓶内杂质与瓶壁喷漆、刻花的区别，误检率小。
[0048]3、采用回转式流水线结构，所有步骤都是瓶子在流水线上运动过程中完成的，系统只有回转运动，没有间歇往复运动，系统运行平稳，检测速度快。
[0049]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于视觉的白酒瓶内异物自动检测装置，其特征在于，包括视觉装置、强光源、酒瓶旋转装置、图像处理单元及支撑架，所述的视觉装置包括工业摄像机、内窥导光镜，所述的酒瓶旋转装置包括可旋转透明底盘、自动同轴压紧机构、电机和传动装置； 可旋转透明底盘用于放置酒瓶，自动同轴压紧机构设置于可旋转透明底盘正上方，电机的转轴通过传动装置与可旋转透明底盘相连接，在检测时使酒瓶通过压紧方式固定于可旋转透明底盘和自动同轴压紧机构之间，由电机带动可旋转透明底盘、酒瓶、自动同轴压紧机构做同步转动； 强光源设置于可旋转透明底盘下部；内窥导光镜与工业摄像机相连接，在检测时由酒瓶口探入酒瓶中进行图像采集；工业摄像机与图像处理单元通过信号线连接； 支撑架用于支撑可旋转透明底盘、自动同轴压紧机构、电机、工业摄像机。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括具有传送酒瓶功能的传送装置，用于将酒瓶传送至酒瓶旋转装置，待检测完成后将酒瓶传输出去。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的传送装置包括进瓶轨道、无杂质出瓶轨道、有杂质出瓶轨道、回转盘机构，其中回转盘机构的入口与进瓶轨道相连接，出口分别与无杂质出瓶轨道和有杂质出瓶轨道相连接，回转盘机构用于将进瓶轨道传送来的酒瓶放置于可旋转透明底盘并进行检测工作，无杂质出瓶轨道和有杂质出瓶轨道分别用于传送出所检测到的无杂质酒的酒瓶和有杂质酒的酒瓶。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，强光源为多个LED光源均匀排布而成的面光源，并设置有用于光源散热的散热器。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，自动同轴压紧机构设置有可上下和旋转运动渐缩口，渐缩口的旋转轴与可旋转透明底盘的轴线在同一条直线上，检测时渐缩口向下运动，通过渐缩口的斜面调整瓶体轴线与可旋转透明底盘的轴线处于同一条直线上，同时压紧瓶体。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的图像处理单元为基于FPGA和DSP的嵌入式图像处理平台。
7.一种基于视觉的白酒瓶内异物自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:对装有白酒的酒瓶进行高速旋转，然后急停，使酒瓶内酒的旋转基本稳，酒内杂质以较快速度旋转； 步骤2:利用强光源从酒瓶底部照射，并将与工业摄像机相连接的内窥导光镜探入瓶口内进行图像米集； 步骤3:对采集到的图像进行相邻帧相减运算，得到一组差值图像； 步骤4:对差值图像进行形态学运算，去除噪声； 步骤5:进行自适应阈值化图像操作，得到目标图像； 步骤6:对目标进行跟踪，得到目标的运动轨迹，并估算目标的运动速度； 步骤7:根据目标杂质的运动速度和运动轨迹，估算出目标在相邻帧图像中移动的像素位置范围，并以此为标准来进行相邻帧间的目标匹配和跟踪，若是跟踪到连续的目标运动路径，则为真实的目标，表示瓶内有杂质，否则无杂质。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的图像采集方法为:通过设置工业摄像机的多个曝光参数，使工业摄像机曝光时间由小到大逐渐变化，得到多种曝光时间下多幅图像。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤2中的图像采集至少为两组，依次对各组图像进行步骤3至步骤7的操作，只要有一组检测到杂质则表示瓶内有杂质，若是所有组图像均没有检测到杂质，则表明瓶内无杂质。
【专利摘要】本发明公开了一种基于视觉的白酒瓶内异物自动检测装置和方法，通过旋转瓶体使瓶内液体高速旋转，通过急停使得其内的杂质在瓶内液体基本稳定的前提下仍然高速旋转，对该情况下的瓶内液体进行图像采集和处理分析，进行瓶内液体杂质的检测；通过设置工业摄像机的多个曝光参数，得到多种曝光时间下多幅图像，降低了瓶底折射和喷漆的不均匀导致瓶底对光源的吸收不均匀对图像质量的影响。本发明所述的装置和方法可以适应白酒的各种不透明瓶和刻花透明异型瓶的瓶内异物检测，具有检测灵敏度高、误检率低、检测速度快的优点，完全可替代目前的人眼检测，填补白酒自动检测行业的空白。
【IPC分类】G01N21-90
【公开号】CN104597058
【申请号】CN201510008484
【发明人】何文浩, 原魁, 房立新, 柴晓杰, 宋海涛
【申请人】中国科学院自动化研究所
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月8日