一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法，包括：将某合格玻璃瓶放置在待测工位，采集模板，以便后续的匹配处理；待测玻璃瓶通过传送带到达拍摄工位，拍摄待其液位图像；对预处理后的图像进行二值处理；使用几何匹配方法匹配瓶盖，检测到瓶盖的位置；建立坐标系；设定液位合格区域的感兴趣区域ROI；再次使用几何匹配方法匹配液位线。本发明所用算法简单，步骤少，实现了图像的快速检测，检测效率高；受环境影响较小，准确率高。
【专利说明】
一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种玻璃瓶液位检测方法，属于机器视觉领域。
【背景技术】
[0002]饮料、啤酒等工业生产线中，大都采用人工目测的方法来检查瓶子是否合格。
[0003]特别是灌装生产中，瓶装饮料的液位是否一致，高度是否均匀，对企业在市场的影响是非常巨大的。但人工检测有许多缺陷如速度慢、效率低，检测质量不稳定，
[0004]常会出现漏检或者误检，造成产品质量不稳定，一旦残次品被生产出来，会造成浪费。针对上述人工检测存在的缺陷，进行基于机器视觉的瓶盖检测研究，建立一套光学成像、图像采集和数字图像处理及分析为平台的检测系统，不仅具有理论依据，而且也有很大的经济价值，能够确保最大范围内减少和杜绝上述现象发生，提高产品品质。
[0005]机器视觉检测在很多检测领域已有应用，在液位检测方面也有很多应用先例，
[0006]但大多是通过各种手段得到液位的实际高度值，如专利“一种饮料灌装后液位检测装置及方法”(专利号:CN101858768A)，这种方法往往算法复杂，耗时长，且测量液位高度有较大的误差。在工业生产线中，每秒至少要检测5个瓶子以上，若不合格就要做出标注或剔除。这对检测系统和软件处理的实时性都有较高要求。因此，本发明提出一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测，通过简单的几何匹配就能达到液位检测的目的。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题在于克服人工检测存在的不足之处及液位检测的局限性，提供一种简单高效的基于机器视觉的玻璃玻璃瓶液位检测方法。
[0008]本发明的技术方案如下:
[0009 ] 一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法，包括下列步骤:
[0010]I)将某合格玻璃瓶放置在待测工位，用LED白色背光板照明待测玻璃瓶液位位置，相机采集瓶盖液位信息，调节相机和光源，使采集的玻璃瓶液位与其下面饮料分离，得到一条清晰的液位线，以便后续的匹配处理；
[0011]2)待测玻璃瓶通过传送带到达拍摄工位，光电传感器接收信号触发相机拍摄待其液位图像，对图像进行中值滤波预处理，以去除噪音干扰并增强检测目标信息；
[0012]3)对预处理后的图像进行二值处理，根据实际环境调整合适的阈值，使二值化后的图像有效地将液位和背景分开；
[0013]4)使用几何匹配方法匹配瓶盖，截取待测玻璃瓶图像的瓶盖侧面图，设定瓶盖几何中心点为匹配基点，提取瓶盖的边缘作为几何匹配的模板，通过几何匹配检测到瓶盖的位置；
[0014]5)根据步骤4的匹配基点作为原点建立坐标系；
[0015]6)以步骤5建立的坐标系原点作为参考点，根据液位合格区域相对于瓶盖几何中心点位置不发生变化的原理，设定液位合格区域的感兴趣区域R0I;
[0016]7)再次使用几何匹配方法匹配液位线，截取液位线的一段，提取其边缘作为几何匹配的模板，进行边缘检测，通过几何匹配如果液位合格区域的感兴趣区域ROI内存在液位则匹配成功，判定为合格产品，如果合格区域内没有液位，则判定为不合格。
[0017]本发明的有益效果是:
[0018]首先，该方法所用算法简单，步骤少，实现了图像的快速检测，检测效率高;其次，该方法受环境影响较小，准确率高;使用光电触发拍照，实时性好;该检测方法新颖，适用范围广，对于工业玻璃瓶装产品检测均适用;该方法可以附加在现有生产线上，实现边生产边检测的在线检测。本发明适用于自动化生产中灌装后玻璃瓶液位检测工作。
【附图说明】
[0019]图1用于本发明的基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法装置示意图。
[0020]图2本发明的基于机器视觉对玻璃瓶液位检测方法流程图。
[0021]图3(a)和(b)分别为本发明的待测原始液位图像和步骤I采集到的液位图像。
[0022]图4(a)(b) (C)分别为本发明检测到的合格液位、超出合格液位和低于合格液位判定结果图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明。
[0024]参见图1，一种基于机器视觉的玻璃瓶液位不合格品标记的系统装置，从功能上分6个模块，即传送带1、图像采集模块2、光电触发器3、照明模块4、图像处理与识别5和输出控制装置6。上述图像采集模块2使用120万像素CCD相机，照明模块4使用LED背光板，图像处理与识别模块5使用工控机。输出控制装置由电磁阀控制的喷嘴组成。传送带I将待测瓶子输送到拍照工位，所述光电触发装置3用于检测瓶子是否到达拍照位置，以便产生脉冲信号输送到工控机5，工控机发出信号触发相机2拍照;LED背光板为相机拍照时提供照明以提高图像质量，CCD相机位于传送带I正上方，对背光板前的玻璃瓶液位部分拍照，拍摄的图像被输送到工控机中进行处理。
[0025]参见图2，本发明的基于机器视觉对玻璃瓶灌装液位检测方法的流程图。步骤如下:
[0026](I)将任意合格瓶子放置在待测工位，用LED白色背光板照明待测玻璃瓶液位位置，用高分辨率相机采集瓶盖液位信息，调节相机和光源，使采集的玻璃瓶液位与其下面饮料分离，得到一条清晰的液位线。
[0027](2)启动传送带，待测瓶子随传送带到达拍摄位置，触发相机获取待测瓶盖图像，经过通道传送到工控机图像处理系统。
[0028](3)对图像进行中值滤波预处理，处理后图像液位信息显著增强。处理后的图像进行二值化处理，根据灰度直方图调整合适的阈值，增加图像识别率，使二值化后的图像有效地将液位和背景分开。
[0029](4)使用几何匹配方法匹配瓶盖的位置，截取待测玻璃瓶图像的瓶盖侧面图，提取瓶盖的边缘作为几何匹配的模板，设定瓶盖几何中心点为匹配基点。设定匹配数为I，匹配的角度范围为-10—+10，匹配算法是边缘检测，最小匹配得分是500，完全匹配得分1000。以匹配基点为原点建立坐标系
[0030](5)以原点作为参考点，设定一个长360，宽250的矩形区域作为液位合格区域设为感兴趣区域ROI(Reg1n Of Interest) ο
[0031](6)再次使用几何匹配方法匹配液位线，截取液位线的一段较标准的部分，提取其边缘作为几何匹配的模板，同样设定匹配数为I，匹配的角度范围为-10—+10，匹配算法是边缘检测。通过几何匹配如果合格区域内存在液位则匹配成功，判定为合格产品，如果合格区域内没有液位，则判定为不合格。
[0032]图3所示，左边图像为相机拍摄原始图像，右图为调整相机曝光率和光源后采集的图像，这样调节后的图像使得后续处理判断更简单。
[0033]参见图4，上图为合格液位的判断结果，图中可以看出以瓶盖几何中心为参考点设定的合格检测区域内，匹配到液位线。中间的图为液位高于合格区域时的检测结果，下图为液位低于合格区域的检测结果，可以看出，当灌装液位过高或过低均会被判定为不合格产品O
【主权项】
1.一种基于机器视觉的玻璃瓶液位检测方法，包括下列步骤: 1)将某合格玻璃瓶放置在待测工位，用LED白色背光板照明待测玻璃瓶液位位置，相机采集瓶盖液位信息，调节相机和光源，使采集的玻璃瓶液位与其下面饮料分离，得到一条清晰的液位线，以便后续的匹配处理； 2)待测玻璃瓶通过传送带到达拍摄工位，光电传感器接收信号触发相机拍摄待其液位图像，对图像进行中值滤波预处理，以去除噪音干扰并增强检测目标信息； 3)对预处理后的图像进行二值处理，根据实际环境调整合适的阈值，使二值化后的图像有效地将液位和背景分开； 4)使用几何匹配方法匹配瓶盖，截取待测玻璃瓶图像的瓶盖侧面图，设定瓶盖几何中心点为匹配基点，提取瓶盖的边缘作为几何匹配的模板，通过几何匹配检测到瓶盖的位置； 5)根据步骤4的匹配基点作为原点建立坐标系； 6)以步骤5建立的坐标系原点作为参考点，根据液位合格区域相对于瓶盖几何中心点位置不发生变化的原理，设定液位合格区域的感兴趣区域ROI; 7)再次使用几何匹配方法匹配液位线，截取液位线的一段，提取其边缘作为几何匹配的模板，进行边缘检测，通过几何匹配如果液位合格区域的感兴趣区域ROI内存在液位则匹配成功，判定为合格产品，如果合格区域内没有液位，则判定为不合格。
【文档编号】G06T7/00GK105865570SQ201610439907
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】吕辰刚, 刘影, 郭玺, 杨嘉琛, 丁珏, 米岩, 陈德胜
【申请人】天津大学