一种基于点阵的喷码清晰度机器视觉检测方法与流程

本发明属于视觉识别技术领域，尤其是一种基于点阵的喷码清晰度机器视觉检测方法。

背景技术：

目前，在药品、食品等行业的产品中，普遍使用激光或喷墨式喷码设备在产品包装上喷印产品批号、生产日期、保质期、有效期等标识。喷码设备作为一种非接触式的标识设备可以提供字符的喷印，其在喷码过程中，有时会出现喷码字符不清楚的问题，喷码字符不清楚会影响商品的信誉和使用，因此，生产厂家在出厂前要对产品包装上的喷码进行检测。传统的检测方法是采用人工检测，但是采用人工检测方法会经常出现漏检。同时，随着生产速度的提高，人眼已经跟不上产品的运行速度了。近年来，喷码字符图像自动识别技术得到了一定的应用，但是，由于喷印字符的字形、颜色、背景、字形倾斜度以及快速移动中的其他干扰因素的影响，经常会造成识别错误或无法识别的情况出现。需要强调的是，即使能识别出字符，并不代表字符是清晰的；同时，由于喷印过程中字符的变形，比如倾斜，伸缩，造成无法自动识别，这种情况，又不能断定字符不清晰。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、精度高且能够提高工作效率的基于点阵的喷码清晰度机器视觉检测方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于点阵的喷码清晰度机器视觉检测方法，包括以下步骤：

步骤1、通过人机交互装置设定、调整字符串图像的测量区域，并将设定结果传送给智能相机；

步骤2、智能相机获取包装品喷码字符的字符串图像；

步骤3、智能相机分别提取测量区域内所有字符的所有点阵内的像素指定颜色灰度值，并进行如下判断：

如果该像素灰度值小于颜色灰度白阈值，则将该像素点标注为白像素并累计点阵内白像素的数量；

如果该像素灰度值大于颜色灰度黑阈值，则将该像素点标注为黑像素并累计点阵内黑像素的数量；

如果该像素灰度值为其他值，则将该像素点标注为模糊像素并累计点阵内模糊像素的数量；

步骤4、智能相机分别计算测量区域内所有字符的所有点阵的颜色面积，并进行如下判断：

如果黑像素面积加上模糊像素面积小于颜色面积空白阈值，则将该点标注为0；

如果黑像素面积大于颜色面积实黑阈值，则将该点标注为1；

如果为其他值，则将该点标注为模糊；

步骤5、智能相机按下述方法进行清晰度判定：

如果测量区域的点阵内任一个点被标注为模糊，则判定该点阵字符为不清晰；

如果没有被标注为模糊的点，则将标注为0和1的点阵与标准字库点阵比较，如果能在标准字库中匹配到完全吻合的字符，则判定该点阵清晰，否则判定为不清晰；

步骤6、智能相机向剔除机构发出控制命令并由剔除机构将喷码字符不清晰的产品剔除。

所述步骤1的具体方法包括以下步骤：

⑴将标准字符串图像输入并显示；

⑵输入字符点阵数、字符字体及字符颜色；

⑶按点阵数自动生成点阵测量区域，该测量区域被分成间隔的四边形区域；

⑷采用伸缩、倾斜的方法对点阵测量区域调整，使之与实际字符图像点阵吻合；

⑸设定像素的颜色灰度白阈值、颜色灰度黑阈值，设定点阵的颜色面积空白阈值、颜色面积实黑阈值；

⑹按点阵读取个别字符或图像，对于非标准字库中的字符或图案，单独以点阵方式建立模型；

⑺将设定结果传送给智能相机。

所述字符串图像包括汉字、字母、数字、固定字符和空白符。

所述步骤⑶生成生成点阵测量区域的方法为：首先生成一个字符矩形点阵，然后拖拉矩形的四个角，将该字符覆盖，直至将字符串中的所有字符覆盖，从而得到指定的点阵测量区域，该点阵测量区域按行将字符串自动分隔，并将每个字符单独按喷码字库划分成小点阵。

所述字符点阵为5×5至32×20之间的矩形点阵。

所述颜色灰度白阈值、颜色灰度黑阈值取值范围为0～255，该颜色灰度白阈值和颜色灰度黑阈值分别设为25和230；所述颜色面积空白阈值和颜色面积实黑阈值设为10％和90％。

本发明的优点和积极效果是：

本发明通过人机交互装置按点阵数自动生成点阵测量区域并可根据字符串图像调整测量区域，智能相机根据测量区域内所有字符的所有点阵内的像素指定颜色灰度值及点阵的颜色面积进行清晰度判断，能够准确可靠地完成对包装品喷码字符的识别判断，并将喷码字符不清晰的产品剔除，具有判断准确、工作效率高、使用方便等特点。

附图说明

图1为本发明的系统连接图；

图2为本发明的字符点阵结构(7行X5列)示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于点阵的喷码清晰度机器视觉检测方法，是在如图1所示的识别系统上实现的，该识别系统包括智能相机1、人机交互装置2和剔除机构3，智能相机和人机交互装置及剔除机构相连接。智能相机用于获取喷码字符图像、进行喷码字符清晰度判定并向剔除机构发出剔除控制命令；人机交互装置用于字符串图像显示、测量区域设定及调整并向智能相机传送；剔除机构接收智能相机的控制命令并将喷码字符不清晰的产品剔除。

本发明包括以下步骤：

步骤1、通过人机交互装置设定、调整字符串图像的测量区域，并将设定结果传送给智能相机。具体方法包括以下处理过程：

(1)字符串图像输入并显示

在本步骤中，将本批次需要检测喷码字符的清晰字符串图像输入到人机交互装置中并进行显示。字符串图像输入可以通过智能相机进行图像获取并传送给人机交互装置，并由人机交互装置进行显示。

字符串包括：汉字、字母、数字、固定字符和空白符。

(2)输入字符点阵数、字符字体及字符颜色

在本步骤中，将每个字符设定为5×5至32×20之间的矩形点阵。本实施例以7X5点阵为例进行说明，如图2左侧显示的矩形点阵。

(3)按点阵数自动生成点阵测量区域：测量区域里面被分成间隔的四边形区域。

在本步骤中，点阵测量区域的具体生成方法为：首先生成一个7X5＝35的字符矩形点阵，然后拖拉矩形的四个角，将该字符覆盖，直至将字符串中的所有字符覆盖(包括空字符)，得到指定的点阵测量区域。实际上，点阵测量区域按行将字符串自动分隔，并将每个字符单独按喷码字库划分成小点阵。点阵图显示在测量区域内，点阵图也可以移动，以适应每个字符的位置。

(4)点阵测量区域调整：伸缩、倾斜单个字符的测量区域，使之与实际字符图像点阵吻合。

测量区域内的四个点，可以任意拖拉，里面的点阵随着拖拉自动变形。在本步骤中，根据字符图像的大小、角度以及变形，调整测量区域的宽度、长度以及倾斜角度，从而将把字符覆盖住。由于喷码字符有可能为倾斜字符，因此，对于倾斜字符，可以将矩形进行伸缩、倾斜，得到如图2右侧所示的倾斜的矩形点阵。

在进行测量区域调整时，每个列都可以单独设定倾斜角度，列内每个间隔都可以单独调整长度。原则上每个字符的倾斜度一样。

(5)按点阵读取个别字符或图像：对于非标准字库中的字符或图案，可以单独以点阵方式建立模型。

(6)设定像素的颜色灰度白阈值、颜色灰度黑阈值；设定点阵的颜色面积空白阈值、颜色面积实黑阈值。

颜色灰度白阈值、颜色灰度黑阈值可以为0～255，在本实施例中，颜色灰度白阈值和颜色灰度黑阈值设为25和230。颜色面积空白阈值、颜色面积实黑阈值设为10％和90％，即设定点阵值为1时，灰度占点阵面积比例为90％。

(7)将设定后的测量区域及测量参数传送给智能相机。

步骤2、智能相机获取包装品喷码字符的字符串图像；

步骤3、智能相机分别提取测量区域内所有字符的所有点阵内的像素指定颜色灰度值，并进行如下判断：

(1)如果该像素灰度值小于颜色灰度白阈值，则将该像素点标注为白像素；累计点阵内白像素的数量；

(2)如果该像素灰度值大于颜色灰度黑阈值，则将该像素点标注为黑像素；累计点阵内黑像素的数量；

(3)如果该像素灰度值为其他值，则将该像素点标注为模糊像素，累计点阵内模糊像素的数量。

步骤4、智能相机分别计算测量区域内所有字符的所有点阵的颜色面积，并进行如下判断：

(1)如果黑像素面积+模糊像素面积小于颜色面积空白阈值，则将该点标注为0；

(2)如果黑像素面积大于颜色面积实黑阈值，则将该点标注为1；

(3)如果为其他值，则将该点标注为模糊。

步骤5、智能相机进行清晰度判定

(1)测量区域的点阵内任一个点被标注为模糊，则判定该点阵字符为不清晰；

(2)若没有被标注为模糊的点，则将标注为0和1的点阵，同标准字库点阵比较，如果能在字库中匹配到完全吻合的字符，则判定该点阵清晰，否则判定为不清晰。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。