一种烟盒内框纸接头的检测方法及系统与流程

本发明涉及烟盒生产设备技术领域，尤其涉及一种烟盒内框纸接头的检测方法及系统。

背景技术：

内框纸作为卷烟包装材料之一，主要起到支撑烟盒盒盖的作用。在硬盒烟包的生产过程中，内框纸盘纸中随机位置存在内框纸接头，必须准确检测并剔除，为了不让其流入下道工序，须对其进行准确检测并剔除，杜绝产品质量缺陷，目前国内主要采用的是颜色传感器进行检测内框纸接头，但由于颜色传感器具有检测面小、易受异物干扰、准确率低、固定设定参数适应性低、维护难度大等缺点，导致内框接头漏检、误检的现象时有发生。内框纸接头不能准确地检测并剔除，直接影响到了小包的包装质量，一旦流入市场将造成严重的质量缺陷。因此，如何提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明提供一种烟盒内框纸接头的检测方法及系统，解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种烟盒内框纸接头的检测方法，包括：

实时获取烟盒包装机上的内框纸盘纸的纸带图像，并根据所述纸带图像进行图像预处理，所述图像预处理包括：图像格式转换和图像滤波；

将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像；

将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图；

将所述差值图进行阀值化处理得到二值图，并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

优选的，所述根据所述纸带图像进行图像预处理，包括：

对所述纸带图像的图像格式进行判断，如果所述图像格式不是rgb格式，则将所述纸带图像进行rgb转换；

对所述纸带图像进行滤波处理，所述滤波处理采用均值滤波、高斯滤波或双边滤波，处理后将得到低图像噪声的图像。

优选的，所述将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像，包括：

对滤波处理后得到的低图像噪声的图像进行灰度值转换，并通过灰度转换公式gray＝(r+g+b)/3得到每个像素点的灰度值，进而根据每个像素点的灰度值对低图像噪声的图像进行转换得到一张与纸带图像对应的灰度图像。

优选的，所述将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，包括：

将所述的灰度图像的当前帧与上一帧进行灰度差值运算，所述差值运算过程为：用当前帧每一像素点的灰度值减去上一帧相同二维空间坐标对应像素点的灰度值得到每一像素点的灰度差值，并根据所述灰度差值得到时间相邻的两张图像的灰度差值图。

优选的，所述将所述差值图进行阀值化运算得到二值图，包括：

将所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值图。

优选的，所述并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，包括：

对所述二值图中的异常点进行统计得到异常点数目n，异常点即像素灰度值为255的像素点，也可称之为亮点，如果所述n值大于设定异常点数阀值，则判定为检测到内框纸接头。

本发明还提供一种烟盒内框纸接头的检测系统，包括：

采集单元，用于实时获取烟盒包装机上的内框纸盘纸的纸带图像；

图像预处理单元，用于根据所述纸带图像进行图像预处理，所述图像预处理包括：图像格式转换和图像滤波；

灰度转换单元，用于将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像；

逐帧差值运算单元，用于将所述灰度图像进行时间相邻两张灰度图像进行灰度差值运算，得到当前帧灰度图像对应的灰度差值图；

识别单元，用于将所述灰度差值图进行阀值化处理得到二值图，并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

优选的，所述图像预处理单元包括：

图像格式转换单元，用于对所述纸带图像的图像格式进行判断，如果所述图像格式不是rgb格式，则将所述纸带图像进行rgb转换；

图像滤波单元，用于对所述纸带图像进行滤波处理，所述滤波处理采用均值滤波、高斯滤波或双边滤波，得到对应的低图像噪声的图像。

优选的，所述灰度转换单元包括：

rgb灰度值转换单元，用于对滤波处理后的低图像噪声的图像进行灰度值转换，并通过灰度转换公式gray＝(r+g+b)/3得到每个像素点的灰度值，进而根据每个像素点的灰度值对低图像噪声的图像进行转换得到一张与纸带图像对应的灰度图像。

优选的，所述逐帧差值运算单元包括：

灰度差值运算单元，用于对所述灰度图像的当前帧与上一帧进行灰度差值运算，所述差值运算过程为：所述灰度图像的当前帧每一像素点的灰度值减去上一帧相同二维空间坐标对应像素点的灰度值得到每一像素点的灰度差值，并根据所述灰度差值得到时间相邻的两张图像的灰度差值图。

优选的，所述识别单元包括：

阀值化处理单元，用于将所述灰度差值图进行阀值化运算，对所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值图；

接头判断单元，用于将所述二值图中的异常点进行统计得到异常点数目n，异常点即像素灰度值为255的像素点，也可称之为亮点，如果所述n值大于设定异常点数阀值，则判定为检测到内框纸接头。

本发明提供一种烟盒内框纸接头的检测方法及系统，通过对烟盒内框纸进行拍摄得到纸带图像，并根据纸带图像进行处理得到灰度图像，进而根据灰度图像进行比较判断是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的一种烟盒内框纸接头的检测方法示意图；

图2是本发明实施例提供的内框纸接头的图像检测的过程图；

图3是本发明实施例提供的烟盒内框纸接头的检测方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前烟盒生产过程中常采用focke350包装机，在硬包小包包装时，烟盒内框纸为原辅材料之一，但是由于内框纸随机位置会含有接头部分，在生产时必须准确检测并剔除，虽然目前focke350配有相应检测装置，但由于原检测装置的不稳定性，导致漏检、误检的现象时有发生。本发明提供一种烟盒内框纸接头的检测方法及系统，通过对烟盒内框纸进行拍摄得到纸带图像，并根据纸带图像进行处理得到灰度图像，进而根据灰度图像进行比较判断是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

如图1所示，一种烟盒内框纸接头的检测方法，包括：

s1：实时获取烟盒包装机上的内框纸盘纸的纸带图像，并根据所述纸带图像进行图像预处理，所述图像预处理包括：图像格式转换和图像滤波。

s2：将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像。

s3：将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图。

s4：将所述差值图进行阀值化处理得到二值图，并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

具体地，对于烟盒内框纸接头的检测，可采用工业相机对内框纸进行连续拍照，进而得到纸带图像。通过相机厂家提供的开发包中的回调函数和驱动程序，获取纸带图像的图像数据。工控机通过采集工业相机内的图像数据获得纸带图像，并根据纸带图像按预设的程序进行预处理。由于采集后的图像具有图像噪声(数字化过程产生)，需要进行滤波处理，得到与实际情况更为接近的图像，再进行相应算法处理才能保证识别结果的准确性和稳定性。滤波后的图像，消除了图像噪声，为了提高图像识别的效率，可以将采集的图像进行灰度值转化，转化后得到一张灰度图像，将灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，对灰度差值图进行阀值化处理得到二值图，进而根据二值图上的异常点数目来判断是否检测到内框纸接头，该方法属于随动灵敏度设置，具有很强的抗干扰(灰尘、光照强度变化、烟丝飞溅、硬件老化等)能力。

进一步，所述根据所述纸带图像进行图像预处理，包括：

s11：对所述纸带图像的图像格式进行判断，如果所述图像格式不是rgb格式，则将所述纸带图像进行rgb转换。

s12：对所述纸带图像进行滤波处理，所述滤波处理可采用均值滤波、高斯滤波或双边滤波。

在实际应用中，工业相机为了更好使用图像，常将图像存储为raw格式，在获得纸带图像后，先对图像格式进判断，如果图像格式不是rgb格式，则先把raw格式的图像拷贝并存储，然后进行色彩转换，将纸带图像转化为rgb格式的图像。图像转换后进行图像滤波处理，现有滤波算法包括：均值滤波、高斯滤流和双边滤波等，各个算法都具有各自的优点。根据烟盒生产的实际需要，可选用高斯滤波进行滤波，以图像与正态分布做卷积，该算法能使线性平滑滤波，保真度较好。

进一步，所述将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像，包括：

s21：对预处理后的图像进行灰度值转换，为了平衡rgb三通道的分量具有相同的权重，采用的灰度转换公式为gray＝(r+g+b)/3；对所述图像每一像素点进行该运算后得到一张与纸带图像对应的灰度图像。

进一步，将所述灰度图像进行逐帧差运算后得到一张时间相邻的两张图像的灰度差值图，包括：

s31：对所述灰度图像的当前帧与上一帧进行灰度差值运算，所述差值运算过程为：用当前帧每一像素点的灰度值减去上一帧相同二维空间坐标对应像素点的灰度值得到每一像素点的灰度差值，并根据所述灰度差值得到时间相邻的两张图像的灰度差值图。

进一步，将所述差值图进行阀值化处理得到二值图，并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头，包括：

s41：对所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值图。

s42：对所述二值图中的异常点进行统计得到异常点数目n，异常点即像素灰度值为255的像素点，也可称之为亮点，如果所述n值大于设定异常点数阀值，则判定为检测到内框纸接头。

在一实施例中，如图2所示，对纸带图像的rgb图像的各个像素点进行灰度值转换，并根据灰度值转换公式gray＝(r+g+b)/3得到灰度图像，进而将当前帧的灰度图像与前一帧的灰度图像对应的像素点进行灰度差运算，得到灰度差值图，对灰度差值图进行阈值化得到二值图。从图2中，若接头图像二值化阀值为35，异常点数阀值为6，可得到n值为8，由于8大于6，则可判断为检测到了内框纸接头。

具体地，如图3所示，读取纸带图像并将图像转化为rgb格式，对图像进行滤波以去除干扰，对预处理后的低噪声图像进行灰度值转换得到灰度图像图，拷贝当前帧的灰度图像作为下一次运算的上一帧灰度图像，用当前帧与上一帧相减得到时间相邻两张图像的灰度差值图，对差值图进行阀值化处理得到二值图，统计二值图的异常点数目n，如果异常点数n大于设定的异常点数阀值，则判断为检测到内框纸接头，进而发送内框纸接头信息给烟盒包装机的主机。如果异常点数目小于设定的第二异常点数阀值，则重复上述步骤。

需要说明的是，当读取到第一帧内框纸纸带图像时，没有上一帧图像对应的灰度图像，需要判断上一帧灰度图像是否为空，为空时则不进行判断。在实际应用中，相机连续的对纸带图像进行采集，得到连续帧的灰度图像，这些帧之间的采集时间是不同的，但相邻两帧之间的时间差很小，假如采集帧率为50，那么两帧之间的时间差则为20ms,假如在这个时间段内出现了干扰(灰尘、光照强度变化、烟丝飞溅、硬件老化等)，这种干扰一般是缓慢变化的过程，在这个短暂的时间内不会对差值图产生较大影响；相反地，假如在这个较短时间内出现了接头，将会使差值图的对应接头位置的像素点值发生较大改变，在没有接头出现的时候，差值图像素点值接近于0，本检测方法的核心就是根据这种在短时间内的较大改变来进行判断是否出现接头。

可见，本发明提供一种烟盒内框纸接头的检测方法，通过对烟盒内框纸进行拍摄得到纸带图像，并根据纸带图像进行处理得到灰度图像，进而根据灰度图像进行比较判断是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

相应地，本发明还提供一种烟盒内框纸接头的检测系统，包括：采集单元，用于实时获取烟盒包装机上的内框纸盘纸的纸带图像。图像预处理单元，用于根据所述纸带图像进行图像预处理，所述图像预处理包括：图像格式转换和图像滤波。灰度转换单元，用于将预处理后的纸带图像进行灰度值转换得到对应的灰度图像。逐帧差值运算单元，用于将所述灰度图像进行时间相邻两张灰度图像进行灰度差值运算，得到当前帧灰度图像对应的灰度差值图。识别单元，用于将所述灰度差值图进行阀值化处理得到二值图，并根据所述二值图判断所述纸带图像是否为内框纸接头图像，如果是，则判定为检测到内框纸接头。

所述图像预处理单元包括：图像格式转换单元，用于对所述纸带图像的图像格式进行判断，如果所述图像格式不是rgb格式，则将所述纸带图像进行rgb转换。图像滤波单元，用于对所述纸带图像进行滤波处理，所述滤波处理可采用均值滤波、高斯滤波或双边滤波，得到对应的低图像噪声的图像。

所述灰度转换单元包括：rgb灰度值转换单元，用于对滤波处理后的低图像噪声的图像进行灰度值转换，为了平衡rgb三通道的分量具有相同的权重，通过灰度转换公式gray＝(r+g+b)/3得到每个像素点的灰度值，进而根据每个像素点的灰度值对低图像噪声的图像进行转换得到一张与纸带图像对应的灰度图像。

所述逐帧差值运算单元包括：灰度差值运算单元，用于对所述灰度图像的当前帧与上一帧进行灰度差值运算，所述差值运算过程为：对所述的灰度图像的当前帧每一像素点的灰度值减去上一帧相同二维空间坐标对应像素点的灰度值得到每一像素点的灰度差值，并根据所述灰度差值得到时间相邻的两张图像的灰度差值图。

所述识别单元包括：阀值化处理单元，用于将所述灰度差值图进行阀值化运算，对所述灰度差值图的每一像素点进行重新改写，当像素点的灰度差值大于设定的二值化阀值时，改写该像素点灰度值为255，并将该点作为异常点，当所述灰度差值小于设定的二值化阀值时，改写该像素点的灰度值为0，当改写完所述灰度差值图的像素点后，得到一张二值图。接头判断单元，用于将所述二值图中的异常点进行统计得到异常点数目n，异常点即像素灰度值为255的像素点，也可称之为亮点，如果所述n值大于设定异常点数阀值，则判定为检测到内框纸接头。

可见，本发明提供一种烟盒内框纸接头的检测系统，通过对烟盒内框纸进行拍摄得到纸带图像，并根据纸带图像进行处理得到灰度图像，进而根据灰度图像进行比较判断是否检测到内框纸接头。解决现有内框纸检测采用颜色传感器检测，存在准确率低、易受易物干扰和维护难度大的问题，能提高内框纸接头检测的准确性和稳定性，提高烟盒生产效率。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。