一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法与流程

技术特征：

1.一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)选取多幅标准液位图像，进行灰度变换转换为灰度图像；

(2)通过模板匹配法获取每幅标准液位灰度图像的参考高度值；

(3)通过一维测量法获取每幅标准液位灰度图像的实际高度值；

(4)对步骤(2)中获取的多个参考高度值求均值并对步骤(3)中获取的多个实际高度值求均值计算标准高度值H_s，如下：

$H_s=|{\stackrel{\‾}{H}}_t-\left|{\stackrel{\‾}{H}}_r-{\stackrel{\‾}{H}}_t\right||$

(5)获取待测液位图像，进行灰度变换转换为灰度图像；

(6)对待测液位灰度图像通过一维测量获取其实际高度值H_t，计算待测液体图像与标准液位图像的高度误差Δ：

Δ＝|H_t-H_s|

如果Δ小于等于可容忍误差，则判定待测液位图像中的液位合格，否则判定液位不合格。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于：所述模板匹配法获取液位图像的参考高度值包括如下步骤：

(21)在标准液位灰度图像中选择一块包含瓶底的矩形区域，以此作为模板图像；

(22)对模板图像进行sobel滤波，得到模板图像中所有像素点p_i＝(x_i,y_i)的梯度G_i＝(Gx_i,Gy_i)，将模板图像及其梯度作为匹配模板，其中x_i,y_i表示模板图像中像素i的行坐标和列坐标；

(23)对待测液位图像进行sobel滤波，得到待测液位图像中所有像素点的梯度G(u,v)＝(Gx(u,v),Gy(u,v))，其中u表示待测液位图像的行坐标，v表示待测图像的列坐标；

(24)用匹配模板在待测液位图像上按像素从左到右后再从上到下遍历，对待测液位图像区域与模板图像区域进行相似度匹配，相似度计算如下：

$s(u,v)=(1/n)\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{({\mathrm{Gx}}_i.Gx(u+x_i,v+y_i\left)\right)+({\mathrm{Gy}}_i.Gy(u+x_i,v+y_i\left)\right)}{\sqrt{{{\mathrm{Gx}}_i}^2+{{\mathrm{Gy}}_i}^2}.\sqrt{Gx{(u+x_i,v+y_i)}^2+Gy{(u+x_i,v+y_i)}^2}};$

其中n为匹配模板中像素的个数；当相似度大于相似度阈值时，匹配模板的中心坐标的行坐标即为待测液位图像的参考高度值。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于：所述一维测量法获取液位图像的实际高度值包括如下步骤：

(31)在待测液位灰度图像中生成一个包含液位的矩形测量区域，在矩形测量区域中生成一条与液位垂直的剖面线；

(32)计算矩形测量区域内垂直于剖面线上单位像素间隔的灰度平均值，通过双线性插值方式获得剖面线在该点处的灰度值，形成一条投影线，对投影线进行光滑处理；

(33)对光滑处理后的投影线进行求导或阈值判断，确定灰度变化的局部极值所在位置，即为待测液位图像的实际高度值。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于步骤(5)中获取待测液位图像时，如果瓶装液体不为蓝色，设置瓶装液体的背景光源为蓝色。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于步骤(1)为：选取多幅标准液位图像，进行灰度变换转换为灰度图像；对标准液位灰度图像进行滤波去噪和灰度增强。

6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明瓶装液位检测方法，其特征在于步骤(5)为：获取待测液位图像，进行灰度变换转换为灰度图像；对待测液位灰度图像进行滤波去噪和灰度增强。