专利名称：一种面类食品射线检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及射线检测技术，具体涉及一种面类食品射线检测方法及装置。
背景技术：
食品在加工和包装时，常常会掺杂着某些异物，主要包括有金属、玻璃、石头、塑料 和橡胶等异物，这些异物不仅影响着食品的质量，而且某些异物难于用肉眼检测，容易被消 费者误食，造成食品安全事故。因此，加工食品在市场出售前，必须检查其中是否含有金属 等污染物或异物。传统的检测技术包括有金属探测器、超声波成像检测、X射线检测等技术。 而目前广泛在生产线上应用的X射线检测系统是一种目测检测系统，发现不合格产品之后 使用人手剔除产品，一般存在着以下问题(1)检测的产品数量非常庞大，操作人员长时间 进行单一枯燥的工作，造成视觉疲劳，容易出现漏检、误检等状况；(2)某些异物体积较小， 在快速滚动的屏幕上，不容易被操作人员发现；(3)人眼的处理速度不及计算机运算速度， 劳动力成本高；(4)检测结果受到操作人员的主观意识影响，测量尺度不统一，产品质量难 以得到保证。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种操作简单、使用方 便安全，可对面类食品中的面饼破裂、料包丢失或异物进行自动检测、识别以及自动报警的 面类食品射线检测方法。本发明的另一目的在于提供实现上述方法的面类食品射线检测装置。本发明的目的通过下述技术方案实现一种面类食品射线检测方法，具体包括如下步骤(I)X射线发生装置发射X射线，使X射线穿过被测食品；(2)CXD摄像机接收穿过被测食品的X射线，形成被测食品的CXD图像；(3)控制电脑中的图像输入模块从CXD摄像机获取所述CXD图像；(4)所述CXD图像经图像信息再组织模块处理，封装成可处理的图像数据格式，形 成连续的图像信息； (5)控制电脑中的检测模块根据图像信息，对被测食品检测识别，并对存在面饼破 裂、料包丢失或存在异物的情况做出相应的报警信号。所述步骤(1)中，X射线发生装置由控制电脑中的控制模块控制运行，具体包括如 下步骤(1-1)初始化控制电脑的串行通信端口，协商通信协议、通信速率和数据校验准 则；(1-2)所述控制电路与控制模块通过串行通信端口进行握手操作，确认通信可靠 性，并建立控制电路与控制模块之间的通信；(1-3)所述控制模块向控制电路发送控制信号，控制电路启动食品传送装置和X
5射线发生装置，食品传送装置将被测食品传送至检测位置，同时X射线发生装置发射X射 线，使其穿过被测食品；作为优选，所述X射线发生装置和食品传送装置的运行参数由控制电脑中的控制 模块控制，当操作人员更改X射线发生装置或食品传送装置运行参数时，则控制模块向X射 线发生装置和食品传送装置发送新的运行参数；控制模块定时每500ms向控制电路发送状态检测命令，对X射线发生装置和食品 传送装置检测，具体如下向控制电路发送状态检测命令，控制模块接收返回状态；控制模 块对返回状态信息进行译码，并控制X射线发生装置和食品传送装置更新实时运行的电流 值、电压值、运行时间以及各种运行异常状态；若发现运行异常，发出运行异常报警信息；所述步骤(2)中，CCD摄像机由控制电脑的图像输入模块控制，具体步骤为(2-1)控制电脑的图像输入模块初始化CXD摄像机的运行参数，并启动CXD摄像 机；(2-2)图像输入模块发送信号，对CCD摄像机进行相应的亮校准与暗校准；(2-3)所述CXD摄像机接收穿过被测食品的X射线，形成CXD图像。所述步骤(3)中图像输入模块获取CXD图像的具体步骤如下(3-1)图像提取模块从CXD摄像机中获取单线CXD图像，连续获取40次；(3-2)校正模块对所获取的单线CXD图像校正其图像灰度；(3-3)封装模块将连续的40次单线CXD图像封装成一幅40线图像，并将所述40 线图像发送至图像信息再组织模块进行处理，执行步骤(4)；所述步骤(4)中，图像信息再组织模块对CXD图像的处理步骤如下(4-1)图像压入模块接收所述步骤(3-3)发送的40线图像，把40线图像压入自身 链表队末；(4-2)链长检测模块检查链表长度，判断链表中图像数量是否大于或等于16，若 是，则执行步骤(4-3)，否则执行步骤(4-1)；(4-3)图像重组模块提取链表中前16幅图像组合成一帧，并释放链表头的图像；(4-4)图像检测模块检查步骤(4-3)提取的一帧是否含有一个完整的面饼，若 存在完整的一个面饼，则把该帧发送至检测模块进行处理，执行步骤(5)，否则执行步骤 (4-1)。所述步骤(5)对被测食品的检测识别包括如下步骤(5-1)面饼检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测面饼是否破裂，若有 破裂，则标识为破裂面饼，否则标识为正常面饼；(5-2)料包检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测料包是否丢失，若有 丢失，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包；(5-3)异物检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测食品是否存在异物， 若有异物，则对异物位置做标识，否则标识为无异物食品；(5-4)根据步骤(5-1) (5-3)的检测结果，异常表达模块根据检测结果的标识信息 对食品图像进行染色处理；(5-5)异常图像保存模块根据所述步骤(5-4)处理后的图像信息，将出现异常的 食品图像信息保存至指定路径，同时对食品存在面饼破裂、料包丢失或存在异物的情况分
6别做出相应的报警信号。所述步骤(5-1)面饼检测模块对食品的检测步骤如下(5-1-1)面饼分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出面饼所处位置的面 饼区域；(5-1-2)膨胀模块对面饼区域进行膨胀处理；(5-1-3)平均灰度计算模块计算面饼区域的平均背景灰度值；(5-1-4)腐蚀模块对面饼区域进行腐蚀处理，收缩并标记面饼区域；(5-1-5)破裂点识别模块根据收缩后的面饼区域，计算该面饼区域中每一点的灰 度值与所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于设定的差值阈值，则该点为破裂点，否则 忽略该点；(5-1-6)异常识别模块计算破裂点总数，若破裂点总数大于设定的总数阈值，则标 识该面饼为破裂面饼，否则标识为正常面饼；所述步骤(5-2)料包检测模块对食品的检测步骤如下(5-2-1)料包分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出料包所处位置的料 包区域；(5-2-2)料包丢失识别模块根据步骤(5-2-1)所得的料包区域，计算料包面积，若 料包面积小于设定的面积阀值，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包。所述步骤(5-3)中，异物检测模块提取图像信息的封闭区域，并通过将封闭区域 的平均灰度值和对比度值与设定的阈值范围做比较来检测其是否含有异物，并标记出异物 区域，其具体步骤如下(5-3-1)对较大异物进行自动识别，卷积模块绘制一个13 X 13的卷积模板(LOG卷 积模板)，通过所述卷积模板对所述步骤(4)获得的图像信息进行卷积操作，提取图像中的 边缘；(5-3-2)提取边缘模块对步骤(5-3-1)获得的边缘进行分类，逐一提取封闭的边 缘，去除不封闭的边缘；(5-3-3)潜在异物识别模块检测步骤(5-3-2)所提取的封闭边缘所围绕的面积 (即提取图像的封闭边缘，计算封闭边缘内部面积，根据面积阈值确定可能的缺陷，并分割 出潜在缺陷)，若面积在设定的范围之内(即封闭边缘所围绕的面积大于30像素)，则所述 封闭边缘为潜在异物边缘，进行步骤(5-3-4)，否则放弃该边缘，执行步骤(5-3-6)；(5-3-4)异物位置识别模块计算潜在异物边缘的强边缘点总数，并计算潜在异物 边缘包围区域的平均灰度值和对比度；(5-3-5)异物位置定位模块根据所述(5-3-4)判断该区域是否为异物，若强边缘 点总数、平均灰度值、对比度均位于设定的阀值范围之内，则标识该区域为异物位置，否则 标识为正常位置；即该强边缘点总数必需占有总边缘长度的一定百分比，若高于该百分比， 而且平均灰度值、对比度均位于设定的阀值范围之内，则认为封闭边缘做包围的区域为异 物区域；(5-3-6)边缘检测模块判断是否完成所有边缘的检测，若是，则执行步骤 (5-3-7)，否则，执行(5-3-2) (5-3-5)；(5-3-7)对较小异物进行自动识别，卷积模块绘制一个7X7的卷积模板，通过所
7述卷积模板对所述步骤(4)获得的图像信息进行卷积操作，提取图像中的边缘，并循环执 行步骤(5-3-2) (5-3-6)，直至检测完毕；所述步骤(5-4)对食品图像染色处理的具体步骤如下(5-4-1)异常种类分割模块根据步骤(5-1) (5_3)的检测结果，分别分割食品图 像；(5-4-2)颜色转换模块对步骤(5-4-1)的分割后的食品图像分别进行颜色转换；(5-4-3)染色模块对食品图像进行染色处理。实现上述方法的面类食品射线检测装置，包括食品传送装置、成像装置、控制电路 和控制电脑，所述控制电脑内设有异物智能识别系统，所述食品传送装置和成像装置均与 控制电路连接，所述控制电路与控制电脑中的异物智能识别系统连接，所述异物智能识别 系统与成像装置连接。所述成像装置包括CXD摄像机和X射线发生装置，所述CXD摄像机与控制电脑中 的异物智能识别系统连接，所述X射线发生装置与控制电路连接，所述X射线发生装置、被 测食品的检测位置、CXD摄像机按射线路径依次设置；所述异物智能识别系统包括控制模块以及依次连接的图像输入模块、图像信息再 组织模块和检测模块，所述控制模块与控制电路连接，所述图像输入模块与CCD摄像机连接。所述检测模块包括面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块、异常表达模块和 异常图像保存模块，所述面饼检测模块、料包检测模块和异物检测模块均与图像信息再组 织模块连接，且均与异常表达模块连接；异常表达模块与异常图像保存模块连接。所述面饼检测模块包括依次连接的面饼分割模块、膨胀模块、平均灰度计算模块、 腐蚀模块、破裂点识别模块和异常识别模块，所述面饼分割模块与图像输入模块连接，所述 异常识别模块与异常表达模块连接；所述料包检测模块包括依次连接的料包分割模块和料包丢失识别模块，所述料包 分割模块与图像输入模块连接，所述料包丢失识别模块与异常表达模块连接；所述异常表达模块包括依次连接的异常种类分割模块、颜色转换模块和染色模 块，所述异常种类分割模块分别与面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块连接，所述 染色模块与异常图像保存模块连接；所述图像输入模块包括依次连接的图像提取模块、校正模块和封装模块，所述图 像信息再组织模块包括依次连接的图像压入模块、链长检测模块、图像重组模块和图像检 测模块，所述图像提取模块与成像装置连接，所述封装模块与图像压入模块连接，所述图像 检测模块分别与检测模块中的面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块连接。作为优选，所述异物检测模块包括依次连接的卷积模块、提取边缘模块、潜在异物 识别模块、异物位置定位模块和边缘检测模块，所述卷积模块与图像输入模块连接，所述异 物位置识别模块与异常表达模块连接。作为优选，所述异物智能识别系统还包括账户管理模块，所述账户管理模块分别 与控制模块、图像输入模块、图像信息再组织模块和检测模块连接。所述账户管理模块用于 管理整个异物智能识别系统的入口，对使用该系统人员身份进行验证，更改管理人员密码。本发明相对现有技术有如下优点和效果
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1、本发明可以对面类食品中夹杂的异物进行自动检测，且具有安全、准确、可靠、 检测效率高等优点。2、本发明可检测面类食品中面饼的破裂和料包的缺失情况，具有客观唯一的标 准，不受操作人员的主观标准影响。3、本发明采用图像处理技术，可以提高产品的检测效率，避免检测结果受到操作 人员的主观意识影响，提高产品质量的稳定性，降低了操作人员的负担和企业的劳动力成 本。
图1是本发明方法的总体流程示意图。图2是图1所示方法在步骤(3)获取CXD图像的流程示意图。图3是图1所示方法在步骤(4)处理CXD图像的流程示意图。图4是图1所示方法在步骤(5)检测模块检测被测食品的流程示意图。图5是图4所示方法在步骤(5-1)检查面饼状况和步骤(5-2)检查料包状况的流 程示意图。图6是图4所示方法在步骤(5-3)检查异物的流程示意图。图7是本发明装置的总体结构示意图。图8是图7所示装置的结构框图。图9是图8所示装置面饼检测模块的结构框图。图10是图8所示装置料包检测模块的结构框图。图11是图8所示装置异物检测模块的结构框图。图12是图8所示装置异常表达模块的结构框图。图13是图8所示装置图像输入模块和图像信息再组织模块的结构框图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例本面类食品射线检测方法，如图1所示，具体包括如下步骤(1)X射线发生装置3发射X射线，使X射线穿过被测食品4 ；(2) CXD摄像机5接收穿过被测食品4的X射线，形成被测食品4的CXD图像；
(3)控制电脑1中的图像输入模块从CXD摄像机5获取所述CXD图像；(4)所述CXD图像经图像信息再组织模块处理，封装成可处理的图像数据格式，形 成连续的图像信息；(5)控制电脑1中的检测模块根据图像信息，对被测食品4检测识别，并对存在面 饼破裂、料包丢失或存在异物的情况做出相应的报警信号。所述步骤(1)中，X射线发生装置3由控制电脑1中的控制模块控制，具体包括如 下步骤(1-1)初始化控制电脑1的串行通信端口(即串口)，协商通信协议、通信速率和数据校验准则；(1-2)所述控制电路2与控制模块通过串行通信端口进行握手操作，确认通信可 靠性，并建立控制电路2与控制模块之间的通信；(1-3)所述控制模块向控制电路2发送控制信号，控制电路2启动食品传送装置6 和X射线发生装置3，食品传送装置6将被测食品4传送至检测位置，同时所述X射线发生 装置3发射X射线，使其穿过被测食品4 ；所述X射线发生装置3和食品传送装置6的运行参数由控制电脑1中的控制模块 控制，当操作人员更改X射线发生装置3或食品传送装置6运行参数时，则控制模块向X射 线发生装置3和食品传送装置6发送新的运行参数；控制模块定时每500ms向控制电路2发送状态检测命令，对X射线发生装置3和 食品传送装置6检测，具体如下向控制电路2发送状态检测命令，控制模块接收返回状态； 控制模块对返回状态信息进行译码，并控制X射线发生装置3和食品传送装置6更新实时 运行的电流值、电压值、运行时间以及各种运行异常状态；若发现运行异常，发出运行异常
报警信息。当操作人员确认身份验证之后，控制模块随即启动，并初始化通信串行端口，设置 通信协议、波特率等参数。若串口初始化失败，发出错误信息并重新启动控制模块的运行。 若串口初始化成功，随即启动串口数据接收的监听线程，监听控制电路2返回的信息。接 着，控制模块与控制电路2发送握手信号，确认通信可靠性。通信可靠性获得确认后，控制 模块向食品传送装置6和X射线发生装置3发送初始设置参数，所述初始设置参数包括X 射线发生装置3的运行电流、运行电压、运行定时和食品传送装置6(即自动传送带)的运 行速度等。初始化参数设置成功后，控制模块进入循环运作状态直至操作人员停止其操作。 在循环运作期间，操作人员可以更改各种参数或发送运作/停止命令，当操作人员发出命 令时，这些命令通过串口发送至控制电路2，控制电路2对食品传送装置6和X射线发生装 置3作出适当的变更或控制，然后返回确认信息。控制模块接收确认信息，对信息进行译码 解读，确认命令更改成功后，更新食品传送装置6和X射线发生装置3在控制电脑1中的相 关fe息。若操作人员没有向食品传送装置6和X射线发生装置3手动发送命令，控制模块 将会每间隔500ms发送状态检测命令。当操作人员发出退出命令时，为确保装置的运行安全性，控制模块会自动向X射 线发生装置3和食品传送装置6发送X射线停止命令和食品传送装置6停止命令。确认X 射线发生装置3和食品传送装置6停止工作后，关闭通信串口。所述步骤(2)中，CXD摄像机5由控制电脑1的图像输入模块控制，具体步骤为(2-1)控制电脑1的图像输入模块初始化CXD摄像机5的运行参数，并启动C⑶摄 像机5 ；(2-2)图像输入模块发送信号，对CXD摄像机5进行相应的亮校准与暗校准；(2-3)所述CXD摄像机5接收穿过被测食品4的X射线，形成CXD图像。如图2所示，所述步骤(3)中图像输入模块获取CXD图像的具体步骤如下(3-1)图像提取模块从CXD摄像机5中获取单线CXD图像，连续获取40次(每当
10CXD摄像机5获取得40线的图像信息时，将产生新的一帧)；(3-2)校正模块对所获取的单线CXD图像校正其图像灰度；(3-3)封装模块将连续的40次单线CXD图像封装成一幅40线图像，并将所述40 线图像发送至图像信息再组织模块进行处理，执行步骤(4)；如图3所示，所述步骤(4)中，图像信息再组织模块主要负责将把离散的CCD图像 组织成连贯视频流的图像信息，送往检测模块；其对CXD图像的处理步骤如下(4-1)图像压入模块接收所述步骤(3-3)发送的40线图像，把40线图像压入自身 链表队末；(4-2)链长检测模块检查链表长度，判断链表中图像数量是否大于或等于16，若 是，则执行步骤(4-3)，否则执行步骤(4-1)；(4-3)图像重组模块提取链表中前16幅图像组合成一帧，并释放链表头的图像， 即当链表中包含足够信息，图像重组模块从对头历遍该链表的前16项，并产生新的一帧视 频数据，同时删除链表头出的图像信息，释放链表头的图像，实现视频数据流动；(4-4)图像检测模块检查步骤(4-3)提取的一帧是否含有一个完整的面饼，若 存在完整的一个面饼，则把该帧发送至检测模块进行处理，执行步骤(5)，否则执行步骤 (4-1)。如图4所示，所述步骤(5)对被测食品4的检测识别包括如下步骤(5-1)面饼检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测面饼是否破裂，若有 破裂，则标识为破裂面饼，否则标识为正常面饼；(5-2)料包检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测料包是否丢失，若有 丢失，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包；(5-3)异物检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测食品是否存在异物 (包括较小异物和较大异物)，若有异物，则对异物位置做标识，否则标识为无异物食品；(5-4)根据步骤(5-1) (5-3)的检测结果，异常表达模块根据检测结果的标识信 息对食品图像进行染色处理，即根据检测结果对面饼、料包和异物分别进行染色处理；(5-5)异常图像保存模块根据所述步骤(5-4)处理后的图像信息，将出现异常的 食品图像信息保存至指定路径，同时对食品存在面饼破裂、料包丢失或存在异物的情况分 别做出相应的报警信号。如图5所示，所述步骤(5-1)面饼检测模块对食品的检测步骤如下(5-1-1)面饼分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出面饼所处位置的面 饼区域；在填充灰度阈值分割中，根据分割后的间隙来标识面饼位置；(5-1-2)膨胀模块对面饼区域进行膨胀处理；膨胀处理通过使用方形结构元素来 实现；(5-1-3)平均灰度计算模块计算面饼区域的平均背景灰度值；(5-1-4)腐蚀模块对面饼区域进行腐蚀处理，收缩并标记面饼区域；(5-1-5)破裂点识别模块根据收缩后的面饼区域，计算该面饼区域中每一点的灰 度值与所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于设定的差值阈值，则该点为破裂点，否则 忽略该点；(5-1-6)异常识别模块计算破裂点总数，若破裂点总数大于设定的总数阈值，则标识该面饼为破裂面饼，否则标识为正常面饼；如图5所示，所述步骤(5-2)料包检测模块对食品的检测步骤如下(5-2-1)料包分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出料包所处位置的料 包区域；(5-2-2)料包丢失识别模块根据步骤(5-2-1)所得的料包区域，计算料包面积，若 料包面积小于设定的面积阀值，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包。所述步骤(5-3)中，异物检测模块提取图像信息的封闭区域，并将封闭区域的平 均灰度值和对比度值与设定的阈值做比较来检测其是否含有异物，并标记出异物区域，如 图6所示，其具体步骤如下(5-3-1)对较大异物进行自动识别，卷积模块绘制一个13 X 13的卷积模板(LOG卷 积模板)，通过所述卷积模板对所述步骤(4)获得的图像信息进行卷积操作，提取图像中的 边缘；(5-3-2)提取边缘模块对步骤(5-3-1)获得的边缘进行分类，逐一提取封闭的边 缘，去除不封闭的边缘；(5-3-3)潜在异物识别模块检测步骤(5-3-2)所提取的封闭边缘所围绕的面积 (即提取图像的封闭边缘，计算封闭边缘内部面积，根据面积阈值确定可能的缺陷，并分割 出潜在缺陷)，若面积在设定的范围之内(即封闭边缘所围绕的面积大于30像素)，则所述 封闭边缘为潜在异物边缘，进行步骤(5-3-4)，否则放弃该边缘，执行步骤(5-3-6)；(5-3-4)异物位置识别模块计算潜在异物边缘的强边缘点总数，并计算潜在异物 边缘包围区域的平均灰度值和对比度；(5-3-5)异物位置定位模块根据所述(5-3-4)判断该区域是否为异物，若强边缘 点总数、平均灰度值、对比度均位于设定的阀值范围之内，则标识该区域为异物位置，否则 标识为正常位置；即该强边缘点总数必需占有总边缘长度的一定百分比，若高于该百分比， 而且平均灰度值、对比度均位于设定的阀值范围之内，则认为封闭边缘做包围的区域为异 物区域；(5-3-6)边缘检测模块判断是否完成所有边缘的检测，若是，则执行步骤 (5-3-7)，否则，执行(5-3-2) (5-3-5)；(5-3-7)对较小异物进行自动识别，卷积模块绘制一个7X7的卷积模板，通过所 述卷积模板对所述步骤(4)获得的图像信息进行卷积操作，提取图像中的边缘，并循环执 行步骤(5-3-2) (5-3-6)，直至检测完毕；所述步骤(5-4)对食品图像染色处理的具体步骤如下(5-4-1)异常种类分割模块根据步骤(5-1) (5_3)的检测结果，分别分割食品图 像；(5-4-2)颜色转换模块对步骤(5-4-1)的分割后的食品图像分别进行颜色转换；(5-4-3)染色模块对食品图像进行染色处理。如图7所示，实现上述方法的面类食品射线检测装置，包括食品传送装置6、成像 装置、控制电路2和控制电脑1，所述控制电脑1内设有异物智能识别系统，所述食品传送装 置6和成像装置均与控制电路2连接，所述控制电路2与控制电脑1中的异物智能识别系 统连接，所述异物智能识别系统与成像装置连接。
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所述成像装置包括CXD摄像机5和X射线发生装置3，所述CXD摄像机5与控制电 脑1中的异物智能识别系统连接，所述X射线发生装置3与控制电路2连接，所述X射线发 生装置3、被测食品4的检测位置、CXD摄像机5按射线路径依次设置；如图8所示，所述异物智能识别系统包括控制模块以及依次连接的图像输入模 块、图像信息再组织模块和检测模块，所述控制模块与控制电路2连接，所述图像输入模块 与CXD摄像机5连接。CXD摄像机5通过传送电缆与图像输入模块连接，图像输入模块通过发送采集信 号命令，控制CCD摄像机5进行图像采集。图像输入模块可对CCD摄像机5进行控制，实现 对CXD摄像机5的配置与呼叫获取图像功能，图像信息再组织模块处理图像输入模块的CXD 图像，组织连续、流畅的视频流的图像信息供检测模块进行检测。如图8所示，所述检测模块包括面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块、异 常表达模块和异常图像保存模块，所述面饼检测模块、料包检测模块和异物检测模块均与 图像信息再组织模块连接，且均与异常表达模块连接；异常表达模块与异常图像保存模块 连接，异常图像保存模块记录异常检测的结果。如图9所示，所述面饼检测模块包括依次连接的面饼分割模块、膨胀模块、平均灰 度计算模块、腐蚀模块、破裂点识别模块和异常识别模块，所述面饼分割模块与图像输入模 块连接，所述异常识别模块与异常表达模块连接；如图10所示，所述料包检测模块包括依次连接的料包分割模块和料包丢失识别 模块，所述料包分割模块与图像输入模块连接，所述料包丢失识别模块与异常表达模块连 接；如图11所示，所述异物检测模块包括依次连接的卷积模块、提取边缘模块、潜在 异物识别模块、异物位置定位模块和边缘检测模块，所述卷积模块与图像输入模块连接，所 述异物位置识别模块与异常表达模块连接；如图12所示，所述异常表达模块包括依次连接的异常种类分割模块、颜色转换模 块和染色模块，所述异常种类分割模块分别与面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块 连接，所述染色模块与异常图像保存模块连接；如图13所示，所述图像输入模块包括依次连接的图像提取模块、校正模块和封装 模块，所述图像信息再组织模块包括依次连接的图像压入模块、链长检测模块、图像重组模 块和图像检测模块，所述图像提取模块与成像装置连接，所述封装模块与图像压入模块连 接，所述图像检测模块分别与检测模块中的面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块连接。所述异物智能识别系统还包括账户管理模块，所述账户管理模块分别与控制模 块、图像输入模块、图像信息再组织模块和检测模块连接。所述账户管理模块用于管理整 个异物智能识别系统的入口，对使用该系统人员身份进行验证，更改管理人员密码，负责验 证操作人员的合法性，操作人员使用密码通过账户管理模块的验证后，才能使用异物智能 识别系统的其他模块，实现对控制电路2和CCD摄像机5的控制，并运行检测模块的相关功 能。控制模块与控制电路2使用串口通信电缆相连，控制模块通过向控制电路2发送 控制命令实施对控制电路2的控制，主要传送对X射线发生装置3和食品传送装置6 (自动传送带)的控制功能，包括X射线发生装置3的开启与关闭、X射线强度、X射线发生装置3 的运行时间、X射线发生装置3运行状态检测、食品传送装置6的启动与停止、传送速度等 功能的控制；控制电脑1与CCD摄像机5使用数据传送电缆相连，CCD摄像机5将采集到的 灰阶图像信号(CCD图像)传送至控制电脑1，用于进行图像处理。控制模块还会定时对控制电路2发送状态检测命令，控制电路2检测状态后将运 行状态返回至控制模块，实现对成像装置和食品传送装置6 (自动传送带)的检测功能。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种面类食品射线检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤(1)X射线发生装置发射X射线，使X射线穿过被测食品；(2)CCD摄像机接收穿过被测食品的X射线，形成被测食品的CCD图像；(3)控制电脑中的图像输入模块从CCD摄像机获取所述CCD图像；(4)所述CCD图像经图像信息再组织模块处理，封装成可处理的图像数据格式，形成连续的图像信息；(5)控制电脑中的检测模块根据图像信息，对被测食品检测识别，并对存在面饼破裂、料包丢失或存在异物的情况做出相应的报警信号。
2.根据权利要求1所述的面类食品射线检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，X射 线发生装置由控制电脑中的控制模块控制运行，具体包括如下步骤(1-1)初始化控制电脑的串行通信端口、协商通信协议、通信速率和数据校验准则； (1-2)所述控制电路与控制模块通过串行通信端口进行握手操作，确认通信可靠性，并 建立控制电路与控制模块之间的通信；(1-3)所述控制模块向控制电路发送控制信号，控制电路启动食品传送装置和X射线 发生装置，食品传送装置将被测食品传送至检测位置，同时所述X射线发生装置发射X射 线，使其穿过被测食品；所述步骤(2)中，CCD摄像机由控制电脑的图像输入模块控制，具体步骤为 (2-1)控制电脑的图像输入模块初始化CCD摄像机的运行参数，并启动CCD摄像机； (2-2)图像输入模块发送信号，对CCD摄像机进行相应的亮校准与暗校准； (2-3)所述CXD摄像机接收穿过被测食品的X射线，形成CXD图像。
3.根据权利要求1所述的面类食品射线检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中图像输 入模块获取CXD图像的具体步骤如下(3-1)图像提取模块从CCD摄像机中获取单线CCD图像，连续获取40次； (3-2)校正模块对所获取的单线CXD图像校正其图像灰度；(3-3)封装模块将连续的40次单线CXD图像封装成一幅40线图像，并将所述40线图 像发送至图像信息再组织模块进行处理，执行步骤(4)；所述步骤⑷中，图像信息再组织模块对CCD图像的处理步骤如下 (4-1)图像压入模块接收所述步骤(3-3)发送的40线图像，把40线图像压入自身链表 队末；(4-2)链长检测模块检查链表长度，判断链表中图像数量是否大于或等于16，若是，则 执行步骤(4-3)，否则执行步骤(4-1)；(4-3)图像重组模块提取链表中前16幅图像组合成一帧，并释放链表头的图像； (4-4)图像检测模块检查步骤(4-3)提取的一帧是否含有一个完整的面饼，若存在完 整的一个面饼，则把该帧发送至检测模块进行处理，执行步骤(5)，否则执行步骤(4-1)。
4.根据权利要求1所述的面类食品射线检测方法，其特征在于，所述步骤(5)对被测食 品的检测识别包括如下步骤(5-1)面饼检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测面饼是否破裂，若有破 裂，则标识为破裂面饼，否则标识为正常面饼；(5-2)料包检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测料包是否丢失，若有丢失，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包；(5-3)异物检测模块根据所述步骤(4)获得的图像信息，检测食品是否存在异物，若有 异物，则对异物位置做标识，否则标识为无异物食品；(5-4)根据步骤(5-1) (5-3)的检测结果，异常表达模块根据检测结果的标识信息对 食品图像进行染色处理；(5-5)异常图像保存模块根据所述步骤(5-4)处理后的图像信息，将出现异常的食品 图像信息保存至指定路径，同时对食品存在面饼破裂、料包丢失或存在异物的情况分别做 出相应的报警信号。
5.根据权利要求4所述的面类食品射线检测方法，其特征在于，所述步骤(5-1)面饼检 测模块对食品的检测步骤如下(5-1-1)面饼分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出面饼所处位置的面饼区域；(5-1-2)膨胀模块对面饼区域进行膨胀处理； (5-1-3)平均灰度计算模块计算面饼区域的平均背景灰度值； (5-1-4)腐蚀模块对面饼区域进行腐蚀处理，收缩并标记面饼区域； (5-1-5)破裂点识别模块根据收缩后的面饼区域，计算该面饼区域中每一点的灰度值 与所述平均背景灰度的差值，若所述差值大于设定的差值阈值，则该点为破裂点，否则忽略 该点；(5-1-6)异常识别模块计算破裂点总数，若破裂点总数大于设定的总数阈值，则该面饼 标识为破裂面饼，否则标识为正常面饼；所述步骤(5-2)料包检测模块对食品的检测步骤如下(5-2-1)料包分割模块对图像信息进行灰度阀值分割，分割出料包所处位置的料包区域；(5-2-2)料包丢失识别模块根据步骤(5-2-1)所得的料包区域，计算料包面积，若料包 面积小于设定的面积阀值，则标识为丢失料包，否则标识为正常料包。
6.根据权利要求4所述的面类食品射线检测方法，其特征在于所述步骤(5-3)中，异 物检测模块提取图像信息的封闭区域，并通过将封闭区域的平均灰度值和对比度值与设定 的阈值范围做比较来检测其是否含有异物，并标记出异物区域；所述步骤(5-4)对食品图像染色处理的具体步骤如下(5-4-1)异常种类分割模块根据步骤(5-1) (5-3)的检测结果，分别分割食品图像； (5-4-2)颜色转换模块对步骤(5-4-1)的分割后的食品图像分别进行颜色转换； (5-4-3)染色模块对食品图像进行染色处理。
7.实现权利要求1 6任一项所述方法的面类食品射线检测装置，其特征在于包括 食品传送装置、成像装置、控制电路和控制电脑，所述控制电脑内设有异物智能识别系统， 所述食品传送装置和成像装置均与控制电路连接，所述控制电路与控制电脑中的异物智能 识别系统连接，所述异物智能识别系统与成像装置连接。
8.根据权利要求7所述的面类食品射线检测装置，其特征在于所述成像装置包括CXD 摄像机和X射线发生装置，所述CCD摄像机与控制电脑中的异物智能识别系统连接，所述X 射线发生装置与控制电路连接，所述X射线发生装置、被测食品的检测位置、CCD摄像机按射线路径依次设置；所述异物智能识别系统包括控制模块以及依次连接的图像输入模块、图像信息再组织 模块和检测模块，所述控制模块与控制电路连接，所述图像输入模块与CCD摄像机连接。
9.根据权利要求8所述的面类食品射线检测装置，其特征在于所述检测模块包括面 饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块、异常表达模块和异常图像保存模块，所述面饼 检测模块、料包检测模块和异物检测模块均与图像信息再组织模块连接，且均与异常表达 模块连接；异常表达模块与异常图像保存模块连接。
10.根据权利要求9所述的面类食品射线检测装置，其特征在于所述面饼检测模块包 括依次连接的面饼分割模块、膨胀模块、平均灰度计算模块、腐蚀模块、破裂点识别模块和 异常识别模块，所述面饼分割模块与图像输入模块连接，所述异常识别模块与异常表达模 块连接；所述料包检测模块包括依次连接的料包分割模块和料包丢失识别模块，所述料包分割 模块与图像输入模块连接，所述料包丢失识别模块与异常表达模块连接；所述异常表达模块包括依次连接的异常种类分割模块、颜色转换模块和染色模块，所 述异常种类分割模块分别与面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块连接，所述染色模 块与异常图像保存模块连接；所述图像输入模块包括依次连接的图像提取模块、校正模块和封装模块，所述图像信 息再组织模块包括依次连接的图像压入模块、链长检测模块、图像重组模块和图像检测模 块，所述图像提取模块与成像装置连接，所述封装模块与图像压入模块连接，所述图像检测 模块分别与检测模块中的面饼检测模块、料包检测模块、异物检测模块连接。
全文摘要
本发明提供了一种面类食品射线检测方法，包括(1)X射线发生装置发射X射线，使X射线穿过被测食品；(2)CCD摄像机接收穿过被测食品的X射线，形成被测食品的CCD图像；(3)控制电脑中的图像输入模块从CCD摄像机获取所述CCD图像；(4)所述CCD图像经图像信息再组织模块处理；(5)对被测食品检测识别，并对存在面饼破裂、料包丢失或存在异物的情况做出相应的报警信号。本发明还提供了实现上述方法的面类食品射线检测装置，包括食品传送装置、成像装置、控制电路和控制电脑，控制电脑内设有异物智能识别系统。本发明可对面类食品的面饼破裂、料包丢失或异物进行检测、识别及报警，具有安全准确、效率高等优点。
文档编号G01N23/04GK101936928SQ20101025127
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者吴元, 马明辉, 黄茜 申请人:华南理工大学