一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法，利用工业相机采集待检测拉线图像传送至计算机；从合格品图像中根据模板选取原则选取拉线模板；计算机对模板以及待检测拉线图像中的兴趣区域进行灰度化、垂直投影、滤波处理，分别得到两者的投影曲线，并从投影曲线上根据波峰位置确定拉线的位置；用模板投影曲线在待检测图像投影曲线上进行滑动对比，根据模板匹配的匹配系数公式计算得到匹配系数数组，从待检测图像投影曲线上找到与模板投影曲线相似度最大的曲线段，根据最大相似处的系数与位置来判断当前兴趣区域内拉线是否存在缺失、偏移等情况，进而实现检测透明包装材料上拉线的目的。本发明具有非常高的检测准确度，具有广泛的应用空间。
【专利说明】一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及拉线检测方法领域，具体是一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法。
【背景技术】
[0002] 目前，市场上很多商品的包装盒外包裹了一层透明包装材料，可以起到一定的密 封、防潮作用，为了便于用户拆开包装，在透明包装材料的内表面粘贴有一条约2-3mm宽的 拉线。在这种带有拉线的透明材料包装过程中需要安装拉线质量检测装置，对拉线缺失、拉 线偏移进行检测。现有的检测装置主要用于不透明拉线的质量检测，通过安装在拉线两侧 光电传感器的收发器进行缺失和偏移判断，当拉线合格时，不透明拉线遮挡住发射器发射 的光线，接收器的光电二极管处于不导通状态，输出为低电平；当出现拉线缺失或拉线偏移 时，接收器的发光二极管处于导通状态，输出为高电平，这样通过接收器的输出电平来判断 拉线是否合格。
[0003] 市场上很多透明包装材料采用了新工艺和具有环保性能的无色透明拉线，采用光 电传感器的检测装置无法有效可靠地检出拉线缺陷，经常出现误检、漏检现象，导致不合格 产品流入市场，同时也降低了包装设备的工作效率。因此，急需一种更加有效的检测方法， 用于对市场上各种拉线进行准确检测。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法，以更加准确地检测 透明包装材料上的拉线在包装过程中可能出现的拉线缺失、偏移等缺陷。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法，其特征在于：采用工业相机、LED光源， 其中工业相机镜头垂直对准待检测拉线，即工业相机镜头与待检测拉线成90度，LED光源 安装于工业相机一侧，且LED光源出射光路与工业相机之间具有45度的安装角度；
[0007] 利用工业相机采集待检测拉线的图像，工业相机将采集到的图像经过初步处理后 传送至计算机；然后从合格品图像中选取拉线模板（模板即是合格待检测图像中的拉线生 成的样板）；计算机对模板以及待检测拉线图像中的兴趣区域进行灰度化、垂直投影、滤波 处理，分别得到两者的投影曲线并，从投影曲线上根据波峰位置确定拉线的位置；用模板投 影曲线在待检测图像投影曲线上进行滑动对比，根据模板匹配的匹配系数公式计算得到匹 配系数数组，从待检测图像投影曲线上找到与模板投影曲线相似度最大的曲线段，根据最 大相似处的系数与位置来判断当前兴趣区域内拉线是否存在缺失、偏移等情况，进而实现 检测透明包装材料上拉线的目的。
[0008] 本发明的有益效果是：
[0009] 1、采用了特殊安装角度的工业相机及LED光源，使透明包装材料上的拉线在缺失 或偏移时，与正常拉线产生明显差异，可大大降低图像处理的难度，适用于各种类型的拉线 检测。
[0010] 2、采用成熟的图像处理技术，本发明中使用到的图像处理算法都是成熟的常用算 法，各种商用或开源的机器视觉函数库中都包含了这些算法，开发人员可以直接调用。
[0011] 3、本发明提出的透明包装材料上拉线缺失、偏移检测方法具有非常高的检测准确 度，可以有效的避免透明包装材料上拉线存在缺陷的产品流入市场，具有广泛的应用空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明工业相机及LED光源安装示意图。
[0013] 图2为本发明检测区域内的合格拉线图像。
[0014] 图3为本发明兴趣区域内的合格拉线（模板）及其对应的灰度图。
[0015] 图4为本发明兴趣区域内拉线模板与检测区域各自垂直投影得到的投影曲线图。
[0016] 图5为本发明投影曲线滤波效果图。
[0017] 图6为本发明拉线出现断裂情况的投影曲线图。
[0018] 图7为本发明拉线偏离出检测区域的投影曲线。
【具体实施方式】
[0019] 参见图1所示，一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法，采用工业相机、LED光源， 其中工业相机镜头垂直对准待检测拉线，即工业相机镜头与待检测拉线成90度，LED光源 安装于工业相机一侧，且LED光源出射光路与工业相机之间具有45度的安装角度；
[0020] 利用工业相机采集待检测拉线的图像，工业相机将采集到的图像经过初步处理后 传送至计算机；然后从合格品图像中选取拉线模板（模板即是合格待检测图像中的拉线生 成的样板）；计算机对模板以及待检测拉线图像中的兴趣区域进行灰度化、垂直投影、滤波 处理，分别得到两者的投影曲线并，从投影曲线上根据波峰位置确定拉线的位置；用模板投 影曲线在待检测图像投影曲线上进行滑动对比，根据模板匹配的匹配系数公式计算得到匹 配系数数组，从待检测图像投影曲线上找到与模板投影曲线相似度最大的曲线段，根据最 大相似处的系数与位置来判断当前兴趣区域内拉线是否存在缺失、偏移等情况，进而实现 检测透明包装材料上拉线的目的。
[0021] 工业相机及LED光源安装示意图如图1所示，工业相机与待检测拉线成90度安 装，采用LED光源，光源安装于工业相机一侧，LED光源与工业相机的安装角度约为47度。 由于工业相机及LED光源采用了特殊安装角度，使透明包装材料上的拉线在拉线缺失、偏 移时，与正常拉线产生明显差异。实际安装时，可将LED光源和工业相机密封于壳体内，在 相机镜头与LED光源前都加装钢化玻璃片，避免自然光等外界环境因素影响待检测拉线成 像质量。
[0022] 图2是采集到的完好透明拉线。本方法采用基于投影的模板匹配，通过图像灰度 投影变换，形成一维投影数据（图像特征），并用一维数据进行快速匹配，不管拉线完好或 者出现缺失、偏移，兴趣区域内图像特征与模板特征都会存在一个最佳的匹配系数，计算机 根据处理分析得出的匹配系数来判断当前兴趣区域是否存在缺损，即当最佳匹配系数小于 系统设定的基准值时，则认为该兴趣区域存在缺损，进而实现检测拉线缺失、偏移的目的。
[0023] 计算机通过图像处理技术对工业相机拍摄到的拉线图像依次进行灰度化、垂直投 影、滤波等处理，然后用处理后的投影数据与模板的投影数据进行模板匹配，计算出一个最 佳匹配位置与匹配系数。灰度化是为了将工业相机拍摄到的拉线RGB图像转换为单通道的 GRAY图像，提高后续的处理速度；垂直投影是为了将二维图像作投影变换，将图像中拉线 的特征转换为一维空间的数据特征，以利于后续快速模板匹配；滤波是为了消除投影数据 中的一些干扰数据，保证后续模板匹配的准确性；计算检测图像投影数据与模板投影数据 的最佳匹配位置与匹配系数是为了判断拉线是否偏移与拉线是否损坏。
[0024] 图3是兴趣区域内拉线模板原图与灰度图，模板图像应该是在检测区域内选取的 完好拉线部分，大小与拉线大小相当。检测区域内均与模板图像以某一特征值来进行模板 匹配，进而判断检测区域内拉线的合格与否。
[0025] 图4是拉线模板图像与拉线完好的检测区域进行灰度垂直投影变换形成的一维 曲线，横坐标代表图像的列数，纵坐标表示平均灰度值。从图中可以得出模板投影曲线的特 征为两侧数据平稳且值较低，中间拉线部分呈现四个波峰形状且左侧波峰最大，而从检测 区域的投影曲线中也可以找到一段曲线与模板投影曲线类似，所以将模板投影曲线在检测 区域投影曲线上匹配就能找到一个最佳匹配位置与最佳匹配系数。
[0026] 图5是对图4中的投影曲线进行滤波处理的效果，经过滤波处理后，原始投影曲线 上的一些干扰数据的影响力会被削弱，在图5中体现为投影曲线上毛刺较少，这样能提高 后续模板匹配的准确性。
[0027] 图6是拉线模板图像与拉线破损情况下检测区域的垂直投影曲线，当拉线出现破 损时，投影曲线上拉线对应的位置平均灰度值较低，即4个波峰值都较正常时低很多，这样 模板匹配的匹配系数就较基准值低，从而判断该拉线为破损拉线。
[0028] 图7是拉线模板图像与拉线偏移情况下检测区域的垂直投影曲线，当拉线偏移出 去时，投影曲线上就没有正常的4个波峰了，这样模板匹配的匹配系数为更低，从而可判断 该区域没有拉线。
[0029] 对拉线正常、拉线破损和拉线偏移出检测区域等情况采用此方法进行检测，得到 如表1所示的最佳匹配系数结果。从表中可以看到对于透明拉线合格拉线的最佳匹配系数 在0. 3?0. 4之间，而在断裂一部分的情况下，其匹配系数在0. 1?0. 15直接，在拉线完全 偏离出检测区域的情况，其匹配系数接近于0。所以根据次测试结果就可以分别设定合格拉 线的匹配系数：〇. 25比较合适。
[0030] 表1透明拉线在不同情况下根据匹配系数计算公式所计算得到的最佳匹配系数 表
[0031]
【权利要求】
1. 一种透明包装材料上拉线缺陷检测方法，其特征在于：采用工业相机、LED光源，其 中工业相机镜头垂直对准待检测拉线，即工业相机镜头与待检测拉线成90度，LED光源安 装于工业相机一侧，且LED光源出射光路与工业相机之间具有45度的安装角度； 利用工业相机采集待检测拉线的图像，工业相机将采集到的图像经过初步处理后传送 至计算机；然后从合格品图像中选取拉线模板(模板即是合格待检测图像中的拉线生成的 样板）；计算机对模板以及待检测拉线图像中的兴趣区域进行灰度化、垂直投影、滤波处理， 分别得到两者的投影曲线并，从投影曲线上根据波峰位置确定拉线的位置；用模板投影曲 线在待检测图像投影曲线上进行滑动对比，根据模板匹配的匹配系数公式计算得到匹配系 数数组，从待检测图像投影曲线上找到与模板投影曲线相似度最大的曲线段，根据最大相 似处的系数与位置来判断当前兴趣区域内拉线是否存在缺失、偏移等情况，进而实现检测 透明包装材料上拉线的目的。
【文档编号】G01N21/88GK104512579SQ201410571540
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】张义伟, 汪若虚, 龚灿, 余辉, 朱文祥 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所