一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于烟支空头检测过程的烟支自动定位方法，对香烟包装机模盒内的烟支进行准确定位，确定各烟支的检测区域，从而保证后续烟支空头检测的准确性。该方法充分利用烟丝与盘纸颜色对比明显的特征，采用了方向投影法将局部的细小差别按某个方向作统计以形成明显特征。通过特殊的滤波处理去除投影曲线上的干扰，遍历查找各波峰的具体位置，最后确定各烟支对应区域，实现烟支的自动定位。
【专利说明】一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟支定位方法领域，具体是一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法。
【背景技术】
[0002]在香烟加工生产的过程中，为了保证最终烟包的烟支质量，包装线上需要安装烟支空头检测装置，用于检测模盒内烟支是否存在空头等缺陷。随着机器视觉技术的不断成熟，基于机器视觉技术的烟支空头检测方式得到越来越广泛的应用。
[0003]在基于机器视觉技术的烟支空头检测装置中，需要对各烟支分别进行检测，而检测的首要步骤就是确定模盒内各烟支的检测区域，即各烟支对应的兴趣区域。目前常用的方法是人工确定各烟支的检测区域，即在检测前预先给定各烟支的检测区域固定参数。但是在实际的检测中，受到机器振动等因素的影响，各烟支的位置不可能一成不变，烟支或多或少会存在偏移，固定的检测区域不能满足需要。此外，模盒内的烟支有不同的排列方式，目前主流的有776与767两种烟支排列方式，如果烟支排列方式改变，那么就需要重新设置各烟支检测区域，比较繁琐。因此急需一种智能的、自动的烟支定位方法，准确确定各烟支的检测区域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法，以解决现有技术存在的问题，保证烟支空头检测过程中各烟支检测区域的准确性。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
[0006]一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法，其特征在于:首先对图像传感器采集的待检烟支烟丝端面图像进行灰度化处理，然后以图像象素灰度值作为投影特征进行水平投影，得到水平投影曲线，在水平投影曲线中，每排烟支边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对水平投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支排数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到每排烟支对应的图像；
[0007]同理，以图像象素灰度值作为投影特征分别对分割出的每排烟支图像进行垂直方向的投影，得到垂直投影曲线，在垂直投影曲线中，每支烟边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对垂直投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到该排烟支中包含的各烟支，最终确定模盒内各烟支的准确位置。
[0008]本发明的有益效果是:
[0009]本发明创新的利用水平、垂直投影法和特殊的滤波处理来分割烟包模盒内的各烟支，达到烟支的快速、准确自动定位，从而保证各烟支检测区域设定的准确性，很大程度上提高了后期烟支空头检测的准确度。该方法同时也可推广到类似的目标定位中，具有广泛的应用空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明【具体实施方式】中767排列烟支烟丝端面原始图像。
[0011]图2为本发明【具体实施方式】中灰度化处理后的烟支烟丝端面图像。
[0012]图3为本发明【具体实施方式】中对灰度图像水平投影并进行滤波处理的结果图，其中:
[0013]图3a为水平投影滤波前处理效果图；图3b为水平投影滤波后处理效果图。
[0014]图4为本发明【具体实施方式】中根据水平投影结果对烟支按排分割的结果图。
[0015]图5为本发明【具体实施方式】中对最下排烟支图像垂直投影并进行滤波的结果图，其中:
[0016]图5a为垂直投影滤波前处理效果图；图5b为垂直投影滤波后处理效果图。
[0017]图6为本发明【具体实施方式】中根据垂直投影结果对最下排烟支分割的结果图。
[0018]图7为本发明【具体实施方式】中所有烟支最终分割结果图。
【具体实施方式】
[0019]一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法，首先对图像传感器采集的待检烟支烟丝端面图像进行灰度化处理，然后以图像象素灰度值作为投影特征进行水平投影，得到水平投影曲线，在水平投影曲线中，每排烟支边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对水平投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支排数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到每排烟支对应的图像；
[0020]同理，以图像象素灰度值作为投影特征分别对分割出的每排烟支图像进行垂直方向的投影，得到垂直投影曲线，在垂直投影曲线中，每支烟边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对垂直投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到该排烟支中包含的各烟支，最终确定模盒内各烟支的准确位置。
[0021]图1为图像传感器采集的767排列烟支烟丝端面原始图像。从图中可以看出，烟支在模盒内呈紧密规则的三排排列，烟丝与烟支盘纸表面颜色对比明显(烟丝为褐色，盘纸表面为白色)。在各烟支的边界处，都会有一小部分白色的盘纸在该区域。本发明实现烟支自动定位的具体过程如下:
[0022]1、对烟支烟丝端面图像进行灰度化处理，处理后的图像如图2所示。
[0023]2、以灰度图像中像素的灰度值为投影特征对图像进行水平方向的投影，计算公式如下:
[0024]羞_= E^ikS(!'J)/L:drA ,:: e (0.height)
[0025]其中A[i]为投影曲线，S(i，j)为灰度图像上第i行、第j列坐标上的像素的灰度值。投影曲线如图3(a)所示，从图中可以清晰的看出投影曲线呈现出四个波峰形状，且每个波峰对应着每排烟支的边界处。只要确定这几个波峰的位置即可分割出每排烟支。
[0026]3、对投影曲线进行特殊滤波处理，以便于搜索及确定每个波峰的具体位置。图3(b)是对投影曲线进行滤波处理后的结果，可以看到曲线只剩四个独立的平滑波形。具体处理方法为:对投影曲线A[i]进行带系数K的平滑滤波，遍历投影曲线上的每个数据，对于索引号为η的数据，其平滑值计算公式如下:
[0027]B [η] =.Σ?=°e 紙幻
μ -Ξ— k ,Lsngzh 一 1}
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[0028]其中Length为投影曲线数据个数，利用上述公式的平滑值计算方法，对投影曲线A[i]分别进行轻度与重度平滑滤波，得到轻度滤波曲线Bl[i]与重度滤波曲线B2[i]。其中，轻度滤波的系数K取值较小，一般在3?10之间，重度平滑滤波的系数K取值较大，20?50不等，具体值可根据实际情况设定。轻度平滑的效果是对投影曲线进行轻微滤波，其结果与源曲线相差不大。重度平滑的效果是在局部取平均，能将投影曲线局部拉伸得较平缓。最后将Bl[i]与B2[i]相减并对负值清零得到曲线C[i]，该曲线中包含四个独立的平滑波形，如图3(b)所示。
[0029]4、在经过特殊滤波处理后的投影曲线上，确定各个波峰的具体位置。方法如下:
[0030]a)遍历曲线C[i]，得到其最大值C_Max，该值即为曲线上最高波峰值，记录最大值C_Max对应的索引号C_index
[0031]b)确定C_Max对应波形的起始与终止位置，以C_indeX为初始位置分别往索引号增大与减小的方向遍历，两者均当满足条件c[i] =0时结束，分别记录满足C[i] =0对应的索引号C_End与C_Start，分别为终止与起始位置。
[0032]c)对应的波形进行清零操作。即:
[0033]C[i] = O, i e [C_Start, C_End]
[0034]经过上述步骤后，可得到曲线C[i]上第一个波峰的准确位置，并将该波峰对应波形从曲线c[i]上去除。对C[i]重复上述a) -c)步骤，即可获得曲线上第二个波峰的准确位置。依次类推，就可得到曲线C[i]上四个波峰的位置，即每个波峰对应的索引号C_index。根据各个波峰位置将烟支分割成三排的结果如图4所示。
[0035]5、以图像象素灰度值作为投影特征分别对分割出的每排烟支图像进行垂直方向的投影，图5(a)为最下排烟支对应的垂直投影曲线。在垂直投影曲线中，每支烟边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰。
[0036]6、同第3步与第4步，对垂直投影的结果进行特殊的滤波处理，得到包含八个独立平滑波形的新曲线，如图5(b)所示。然后确定各个波峰的具体位置，根据各个波峰位置对灰度图像进行分割可得到该排中各烟支对应的图像，如图6所示。
[0037]7、完成上述步骤，即可确定各个烟支的对应区域，实现了烟支的自动定位，最终效果如图7所示。
【权利要求】
1.一种香烟包装机模盒内烟支自动定位方法，其特征在于:首先对图像传感器采集的待检烟支烟丝端面图像进行灰度化处理，然后以图像象素灰度值作为投影特征进行水平投影，得到水平投影曲线，在水平投影曲线中，每排烟支边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对水平投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支排数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到每排烟支对应的图像； 同理，以图像象素灰度值作为投影特征分别对分割出的每排烟支图像进行垂直方向的投影，得到垂直投影曲线，在垂直投影曲线中，每支烟边界处的投影值会相对周围其它区域较大，形成波峰，对垂直投影曲线进行特殊滤波处理，得到与烟支数相对应的几段独立波形，查找确定各段波形中波峰的具体位置，根据波峰位置对灰度图像进行分割可得到该排烟支中包含的各烟支，最终确定模盒内各烟支的准确位置。
【文档编号】B65B57/00GK104309866SQ201410548673
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】张济民, 龚灿, 金怀国, 王建彤 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所