用于对柔韧物体进行计数和处理的系统和方法

用于对柔韧物体进行计数和处理的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了用于对柔韧物体进行计数和处理的系统和方法。视觉系统可捕获多个柔韧物体的检测图像。检测图像可被划分为遍历检测图像的多个窗口。针对所述多个窗口中的每个单独的窗口，执行斑块提取过程以确定多个斑块，该多个斑块对应于检测图像内的具有基本上第二亮度值范围的区域，使得多个斑块对应于多个柔韧物体。针对每个窗口计数斑块以确定多个柔韧物体中柔韧物体的总数目。
【专利说明】用于对柔韧物体进行计数和处理的系统和方法

【技术领域】
[0001] 本公开的实施例整体涉及用于对柔韧物体进行计数的系统和方法。更具体地，使 用并入了斑块提取过程的视觉系统来对柔韧物体进行计数。

【背景技术】
[0002] 多个卫生制品，诸如女性卫生制品（例如，卫生护垫或衬垫）、一次性尿布、套穿尿 布、训练裤、和成人失禁制品，常常是以叠堆形式提供的，该叠堆保持在包装件诸如纸盒或 袋内。消费者期望印刷在包装件上的卫生制品的总数目与包装件中实际所包括的数目一 致。常规上，使用检重秤来对包装件进行称重，并且基于浮动的平均目标重量来判断包装件 在其内是否具有足够计数的衬垫。遗憾的是，原材料重量的变化对于检重来讲太大了，因而 不能成为一种可靠的计数验证方法。
[0003] -种可供选择的验证包装件内卫生制品数目的方法是使用叠堆计数视觉系统，其 在卫生制品即将被加裁到包装件中之前检测卫生制品叠堆。因此，根椐检测结果，如果叠堆 具有意料不到的计数，则包装件将被摈弃。然而，目前的视觉系统是利用边缘检测来对存在 于由视觉系统所生成的图像内的物体数目进行计数。卫生制品诸如女性卫生制品是固有地 柔韧的，使得它们的边缘难以通过边缘检测方法来检测。另外，一些卫生制品还包含独立的 防粘纸，例如卫生护垫上的防粘纸，其可能变成略微分离的因而被错误地计数为叠堆内的 单独的卫生制品。


【发明内容】

[0004] 在一个实施例中，一种对柔韧物体进行计数的方法包括当多个柔韧物体进入到照 相机的视场中时，使用照相机来捕获所述多个柔韧物体的检测图像。检测图像为所述多个 柔韧物体的顶视图。在多个柔韧物体中的相邻柔韧物体之间存在不均匀间隙，并且在检测 图像中，每个不均匀间隙基本上由第一亮度值范围表示，并且每个柔韧物体基本上由第二 亮度值范围表示。该方法还包括由处理器将检测图像划分成遍历检测图像的多个窗口，并 且通过将检测图像的背景亮度值设定在基本上表示柔韧物体的第二亮度值范围内，来制备 用于图像分析的检测图像。针对所述多个窗口中的每个单独的窗口，该方法还包括执行斑 块提取过程以确定多个斑块，该多个斑块对应于检测图像内的具有基本上第二亮度值范围 的区域，使得所述多个斑块对应于所述多个柔韧物体。对所述多个窗口中的每个窗口内的 斑块数目进行计数，并且至少部分地基于所计数的一个或多个窗口中的斑块数目来提供摈 弃或接受所述多个柔韧物体的信号。
[0005] 在另一个实施例中，一种处理柔韧物体的方法包括根据所期望的柔韧物体数目来 为包装件配装多个柔韧物体；使包装件在照相机下方经过而使得所述多个柔韧物体处在照 相机的视场内；照明包装件；以及使用照相机来捕获所述多个柔韧物体的检测图像。检测 图像为所述多个柔韧物体的顶视图。在所述多个柔韧物体中的相邻柔韧物体之间存在不均 匀间隙，并且在检测图像中，每个不均匀间隙基本上由第一亮度值范围表示，并且每个柔韧 物体基本上由第二亮度值范围表示。该方法还包括由处理器将检测图像划分成遍历检测图 像的多个窗口，并且通过将检测图像的背景亮度值设定在基本上表示柔韧物体的第二亮度 值范围内，来制备用于图像分析的检测图像。针对所述多个窗口中的每个单独的窗口，该方 法还包括执行斑块提取过程以确定多个斑块，该多个斑块对应于检测图像内的具有基本上 第二亮度值范围的区域，使得所述多个斑块对应于所述多个柔韧物体。对所述多个窗口中 的每个窗口内的斑块数目进行计数，并且确定所述多个窗口的具有等于目标计数的斑块数 目的窗口数目。该方法还包括当窗口数目等于或大于阈值时，接受所述多个柔韧物体。
[0006] 在另一个实施例中，一种用于对柔韧物体进行计数的系统包括照相机、当所述多 个柔韧物体定位在照相机的视场内时用于照明所述多个柔韧物体的光源、以及具有处理器 和可通信地联接到处理器的非瞬时性存储设备的控制器。非瞬时性存储设备存储机器可执 行指令，所述指令在由处理器执行时致使控制器向照相机提供图像捕获信号，所述信号致 使照相机捕获所述多个柔韧物体的顶视图的检测图像，其中在所述多个柔韧物体中的相邻 柔韧物体之间存在不均匀间隙，并且在检测图像中，每个不均匀间隙基本上由第一亮度值 范围表示，并且每个柔韧物体基本上由第二亮度值范围表示。机器可执行指令还致使控制 器将检测图像划分成遍历检测图像的多个窗口，并且将检测图像的背景亮度值设定在基本 上表示柔韧物体的第二亮度值范围内。针对所述多个窗口中的每个单独的窗口，机器可执 行指令致使控制器执行斑块提取过程以确定多个斑块，该多个斑块对应于检测图像内的具 有基本上第二亮度值范围的区域，使得所述多个斑块对应于所述多个柔韧物体。机器可执 行指令还致使控制器对所述多个窗口中的每个窗口内的斑块数目进行计数，并且至少部分 地基于所计数的一个或多个窗口中的斑块数目来提供摈弃或接受所述多个柔韧物体的信 号。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 当结合以下附图阅读时，可更好地理解本公开的以下【具体实施方式】，其中用类似 的附图标号标识类似的结构，并且其中：
[0008] 图1为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的用于对柔韧物体进行计数 的视觉系统的示意图；
[0009] 图2为多个柔韧物体的示例性检测图像的一部分；
[0010] 图3A为多个柔韧物体的示例性检测图像；
[0011] 图3B为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的图3A所示的所述多个柔韧 物体的示例性检测图像，其具有施加到其上的多个窗口；
[0012] 图3C为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的用以对多个柔韧物体进行 计数的程序的示例性用户界面；
[0013] 图4A和4B为根据用以从检测图像提取斑块的不同参数集的施加到检测图像上的 窗口的近距离视图；
[0014] 图5为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的图1所示控制器的示意图；
[0015] 图6为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的用于对装运箱内包装件进 行计数的视觉系统的示意图；
[0016] 图7为根据本文所述和所说明的一个或多个实施例的由图6所示的视觉系统计数 的全满装运箱和未满装运箱的示意图；
[0017] 图8A为示例性卫生护垫的顶部透视图；
[0018] 图8B为图8A所示卫生护垫的侧视图；
[0019] 图9A为示例性衬垫的顶视图；
[0020] 图9B为图9A所示衬垫的侧视图；并且
[0021] 图10为示例性包装件的前透视图。
[0022] 根据以下【具体实施方式】，附图的各个方面将变得更加显而易见并被更充分地理 解。

【具体实施方式】
[0023] 为了质量控制的目的，希望在将此类柔韧物体密封到包装件中之前，精确且有效 地验证此类柔韧物体（诸如叠堆内的卫生制品）的数目。已发现与常规计数方法相比，利 用并入了斑块提取工具的视觉系统来确定将被配装到包装件中的多个柔韧物体内的柔韧 物体的位置和数目消除了对检重秤的使用并增加了可靠性。
[0024] 定义
[0025] 如本文所用，以下术语具有如下定义：
[0026] "柔韧物体"是指卫生制品，诸如女性卫生制品（例如，卫生护垫或衬垫）、一次性 尿布、套穿尿布、训练裤、和成人失禁制品、以及一次性吸收制品诸如纸巾和餐巾纸。
[0027] "一次性的"是指不旨在被洗涤或换句话讲以它们的原有功能被恢复或被广泛地 重新使用的产品，即优选地它们旨在数次使用之后或单次使用之后即被摈弃。
[0028] "纵向"（MD)是指包装件沿制造线的运动方向。
[0029] "包装件"是指可用来保持多个柔韧物体（即，柔韧物体叠堆）的任何包装件。包 装件的非限制性例子包括袋和纸板箱。
[0030] "颜色"是指能够被肉眼或光学传感器感知和区分的光的光谱特性。颜色的非限 制性例子包括红外、红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝、紫色、紫外、以及它们的任何变化色 或混合色。就本专利申请的目的而言，黑色、白色、和灰色被明确地排除在该定义之外。例 如，虽然白色光可包括可被归类为红色的波长，但其被感知为白色，因此不是本专利申请所 述的红色或彩色光。
[0031] "亮度值"是指检测图像的一部分诸如像素的强度。亮度值指示检测图像的一部分 对于肉眼或光学传感器所表现出的明亮程度。
[0032] "灰度级"是指仅使用黑色、白色、和/或灰度/亮度的图像的表示。灰度级图像的 像素可具有在表示黑色的最小值（例如，16位系统中的0)至表示白色的最大值（例如，16 位系统中的65, 535)的范围内的亮度值。
[0033] "斑块提取过程"是指能够提取斑块（即，非线性感兴趣的区域）的计算机图像分 析方法，所述斑块所具有的亮度值在不同于检测图像的背景亮度值的亮度值范围内。斑块 提取过程的一个示例性例子包括如本领域已知的连通区域分析（例如，4向连通性分析或8 向连通性分析），其中在检测图像中检测连通的区域。在斑块提取过程中，基于亮度阈值将 检测图像内的像素分成两个类别，即斑块或背景；所述斑块提取过程将低于亮度阈值的所 有像素归为黑色类别（例如，斑块），并且将高于亮度阈值的所有像素归为白色类别（例如， 背景）。根椐具体应用，可利用斑块提取过程来提取具有不同颜色和亮度或色调的区域、或 仅具有不同灰度级亮度的区域。
[0034] "斑块"是指检测图像的非线性感兴趣的区域，它是由斑块提取过程提取的并且具 有高于或低于亮度阈值的亮度值（或亮度值范围），这取决于背景被设定至什么亮度值或 亮度值范围。当背景亮度被设定至白色时，斑块提取过程将提取具有暗亮度值的斑块。
[0035] "控制器"是指向另一个电子和/或机械系统提供控制命令的任何电子装置或系 统。控制器包括一个或多个处理器（例如，微处理器、中央处理单元、专用集成电路等）。控 制器也可包括与所述一个或多个处理器本地或远程通信的一个或多个非瞬时性存储设备 (例如，RAM、ROM、非易失性存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、或任何其它能够 存储机器可执行指令的电子设备）。所述一个或多个存储设备存储机器可执行指令，所述指 令在由所述一个或多个处理器执行时致使所述一个或多个处理器提供控制命令。控制器的 非限制性例子包括个人计算机、服务器、可编程逻辑控制器（PLC)、平板电脑、手持式计算装 置、手机、分布式计算系统、照相机、和电子显示器。
[0036] 视觉系统
[0037] -般来讲，视觉系统包括一个或多个照相机，在制造过程中，所述照相机在配装装 运箱或容器之前捕获包装件的图像。可使用任何已知类型的电子照相机。例如，照相机可 为电荷耦合装置（CCD)、基于CMOS像素的装置、它们两者的组合、或任何其它将接收到的光 子转换为数据的电子装置。另外，照相机还可按灰度级、按颜色、或它们两者来捕获图像。 由照相机捕获的图像数据提供给一个或多个控制器以进行进一步分析。照相机也可具有被 整合为该装置的一部分（例如，与照相机处在相同的外壳内）的一个或多个控制器和/或 将图像数据传输至位于照相机外部的一个或多个控制器。所述一个或多个控制器分析图像 数据以确定存在于包装件内的柔韧物体的数目。如果确定包装件内的柔韧物体的数目不等 于目标计数，则所述一个或多个控制器可生成致使包装件被摈弃的控制信号。在一些情况 下，所述一个或多个控制器也可调节为包装件配装柔韧物体的上游装置和/或警示操作人 员可能有必要进行维护。虽然本文所述的系统和方法所关联的是柔韧物体，但应当理解，本 文所述的系统和方法也可用来对刚性物体进行检测和计数，所述刚性物体当被布置成叠堆 时可提供不均匀间隙。
[0038] 现在参见图1，示出了视觉系统100的例证性示意图。视觉系统100包括照相机 104。如图所示，照相机104可定位在固定位置，并且当包含多个柔韧物体（S卩，柔韧物体叠 堆106)的包装件105在纵向上沿制造线108经过视觉系统100时，所述照相机捕获所述包 装件的电子图像。照相机104可取向在包装件105的上方以获得包含在其中的柔韧物体叠 堆106的清晰的顶视图。在一些情况下，照相机104能够拍摄连续图像（例如，视频）。在 其它情况下，照相机104可仅能够捕获静态图像。在其它情况下，照相机104能够捕获连 续图像和静态图像。如果使用视频，则静态图像可通过按离散时间分析所述视频而分辨出 来。如果照相机104完全是捕获静态图像，则其可周期性地进行捕获或响应于从上游和/ 或下游触发装置接收触发命令而进行捕获，所述触发装置当包装件经过触发装置时感测到 它们。
[0039] 如图5所示，也可提供若干上游和/或下游装置507以作为总体制造系统500的 组件。上游和/或下游装置507可包括若干组件，诸如但不限于照相机104、触发装置518、 封装装置522、摈弃装置524和触发装置518。
[0040] 再次参见图1，照相机104向控制器102提供捕获的电子图像，所述控制器分析该 图像以确保包装件105内柔韧物体114的数目等于目标计数，如下文所详述。如果包装件 105内柔韧物体114的数目不等于目标计数，则控制器102可生成摈弃命令，所述摈弃命令 致使下游装置507从制造线108上移除被摈弃包装件105 (例如，如图5所示的摈弃装置 524)。除此之外或作为另外一种选择，控制器102还可生成警示给界面装置（例如，显示器、 扬声器等）以警示操作人员注意该摈弃。这样，视觉系统100能够剔除有缺陷的包装件而 使它们不被装运给零售商和顾客。
[0041] 在一些情况下，控制器102也可保持摈弃历史并使用所述摈弃历史在为包装件 105配装柔韧物体114的上游装置507中引发校正措施。例如，如果控制器102确定包装 件105内柔韧物体114的数目始终不正确，则控制器102可生成命令给一个或多个上游装 置507以调节如何为包装件105配装柔韧物体114。
[0042] 如果照相机104按灰度级捕获图像，则视觉系统100也可包括照明110。照明 110包括一个或多个光源（例如，白炽灯泡、卤素灯、发光二极管、或任何其它发射光子的装 置）。在一些情况下，照明110光源中的一些或全部可由控制器102控制（例如，当包装件 105经过视觉系统100时被开启）。在其它情况下，照明110光源中的一些或全部可为连续 接通的。虽然照明110应当被配置成均匀地照明所配装的包装件105以便获得最佳效果， 但也可使用不均匀的照明位置。
[0043] 如果在视觉系统100中使用灰度级图像，则照明110的所述一个或多个光源可以 一种或多种波长发射彩色光112,所述彩色光增加了由照相机104捕获的灰度级图像中的 柔韧物体114与背景的对比度。例如，如果柔韧物体114为蓝色，则用红光照明它将在所捕 获的灰度级图像中使柔韧物体114与背景的对比度最大化。如本文所用，对比度为表示柔 韧物体114的像素与表示位于柔韧物体114之间间隙的像素之间的强度差值。不是可见光 谱内的那些的照明波长也可用来增加柔韧物体114与它们之间的间隙之间的对比度，诸如 具有在紫外光谱内的波长的照明。
[0044] 现在参见图2,示出了由视觉系统100的照相机104获得的示例性检测图像200 的一部分。检测图像200示出了被布置成柔韧物体叠堆106的多个柔韧物体。由于柔韧物 体（例如，柔韧物体114a-114d)为柔韧的，因此它们在被配装在包装件中时具有非线性边 缘。柔韧物体的非线性边缘可导致相邻柔韧物体之间的不均匀间隙。例如，在相邻柔韧物 体114a和114b之间存在不均匀间隙201。这种不均匀间隙201和柔韧物体114a，114b的 非线性边缘可在依靠常规边缘检测方法的视觉系统中导致计数误差。另外，相对薄的柔韧 物体的厚度t (例如，小于3mm的厚度）也可导致计数误差。柔韧物体114a-114d具有更接 近白色的亮度值，并且所述不均匀间隙201具有更接近黑色的亮度值。所述不均匀间隙201 可由从明变暗的灰度表示。
[0045] 另外，图2所示的柔韧物体叠堆106包括多个女性卫生制品，其可包括衬垫、卫生 护垫等。示例性卫生护垫10示出于图8A和8B中，并且示例性衬垫20示出于图9A和9B 中。卫生护垫10包括面向身体侧12和面向衣服侧14。卫生护垫10包括长度1和厚度t。 面向身体表面12可包括装饰16,诸如颜色、图案、压花、穿孔、印刷物等。卫生护垫10也包 括附着到面向衣服侧14的防粘纸18。相似地，衬垫20包括面向身体侧22和面向衣服侧 24。衬垫20包括长度1和厚度t。面向身体表面22可包括装饰26,诸如颜色、图案、压花、 穿孔、印刷物等。衬垫20也包括附着到面向衣服侧24的防粘纸28。在一些情况下，防粘纸 可部分地与女性卫生制品分开。回转到图2,非线性区域210a和210b突显出了与女性卫生 制品分开的防粘纸。在区域210a中，防粘纸203a已部分地与女性卫生制品114c分开。相 似地，在区域210b中，防粘纸203b已部分地与女性卫生制品114d分开。防粘纸与柔韧物 体（诸如女性卫生制品114c，114d)的分离可导致使用常规视觉系统错误地计数柔韧物体 叠堆内的柔韧物体，因为视觉系统可能将防粘纸计数为单个柔韧物体并因此将单一柔韧物 体计数为两个柔韧物体。
[0046] 本公开的实施例利用一个或多个斑块提取过程来提取对应于柔韧物体叠堆内的 单独的柔韧物体的非线性区域。可对这些非线性区域进行计数以获得柔韧物体叠堆内柔 韧物体数目的最终计数。常规上，斑块提取过程已用来检测由被分析物体限定的检测图像 的背景内的非线性缺陷或异常。例如且非限制性地，由Cogn ex(Natick，MA)开发的"BLOB TOOL"（ "斑块工具"）和可商购获得的Cognex的In-Sight Explorer视觉系统软件应用程 序利用斑块提取过程来检测某个部件内的缺陷或异常之处。斑块提取过程可包括如本领域 已知的连通区域贴标，其中检测图像被细分为包括像素的图。每个像素均在与相邻像素的 相似性方面被贴标以提取非线性感兴趣的区域。
[0047] 常规上，当检测图像为灰度图像时，检测图像的背景被设定为检测图像内被分析 物体的亮度，使得斑块提取过程被配置成检测具有如下亮度值的物体内的缺陷或特定区 域，所述亮度值不同于检测图像内物体的亮度值。然而，在本公开的实施例中，检测图像的 背景被设定为由检测图像内相邻柔韧物体（例如，柔韧物体114a，114b)之间的间隙（例 如，图2中的间隙201)所表示的亮度值。在其中柔韧物体由白色亮度值范围表示并且相邻 柔韧物体之间的间隙201由于相邻柔韧物体之间的阴影而由暗亮度值范围表示的情况下， 背景亮度值可被设定至白色。这样，斑块提取过程可从如下图像提取"斑块"（即，感兴趣的 区域），所述图像表示实际物体而不是所述部件的缺陷或某种其它特征。换句话讲，斑块提 取过程用来对柔韧物体叠堆内的柔韧物体的数目进行检测和计数，而不是使用边缘检测方 法。
[0048] 虽然本公开的检测图像是在灰度级检测图像的上下文中描述的，但实施例不限于 此。例如，斑块提取过程可用来从颜色检测图像提取斑块或感兴趣的区域，其中斑块为具有 特定颜色范围内的波长的感兴趣的区域。
[0049] 在本公开的一些方面，在应用斑块提取过程之前，可对由照相机104生成的检测 图像进行预处理。例如且非限制性地，图像处理技术诸如顶帽过滤器（top-hat filter)可 由处理器502应用于检测图像（见图5)以增加柔韧物体叠堆内的柔韧物体与相邻柔韧物 体之间间隙的阴影之间的对比度。更具体地，除了小于处理环境的尺寸的明亮特征之外， 顶帽过滤器可过滤一切。结果为输出图像，其将这些明亮特征显示为另外的暗背景上的明 亮像素。处理环境为检测图像内像素的区域，其中应用了顶帽过滤器（或其它图像处理技 术）。例如且非限制性地，处理环境可由15个像素宽且3个像素高的区域限定，其中顶帽过 滤器基于所述区域内像素的亮度值来确定如何调控像素（例如，通过移位它们的灰度级亮 度值）以增加所述区域内像素的对比度，从而增加总体图像的对比度。
[0050] 图3A示出了包含被构造为女性卫生制品的单独的柔韧物体114的包装件105的 示例性检测图像300,所述单独的柔韧物体被布置成柔韧物体叠堆106。应当指出的是，为 简单起见，图3A中仅有一个柔韧物体114具有编号。示例性检测图像300内的每个明亮区 域均表示柔韧物体114。如上所述，单独的柔韧物体114具有非线性边缘，这使得通过边缘 检测来对单独的柔韧物体114进行计数成为一种困难的努力。示例性包装件105示出于图 10中，其包括被构造为女性卫生制品的多个柔韧物体114。女性卫生制品可处于未包裹且 未折叠的状态（例如，图8A - 9B);或女性卫生制品可处于折叠的且包裹的状态（例如，图 10)。女性卫生制品彼此相邻地堆叠在纸盒30中。纸盒30的正面36示出了包含在纸盒30 内的女性卫生制品的数目或计数34 (例如，十个衬垫）。
[0051] 根据本公开的一种对柔韧物体叠堆106中的单独的柔韧物体114进行计数的 方法可包括创建或换句话讲限定横贯检测图像300的长度L的多个窗口，其中检测并对 每个窗口内的单独的柔韧物体的数目进行计数。图3B示出了八个坚直地布置的窗口 320a-320h，它们水平地沿长度L遍历检测图像300。根据具体应用，可利用更多或更少的窗 口 320a-320h。斑块提取过程可应用于窗口 320a-320h内的仅那些区域以减少控制器102 的所述一个或多个处理器的处理资源。作为另外一种选择，斑块提取过程可应用于整个检 测图像300,从而有效地使用涵盖整个检测图像的仅一个窗口。使用窗口 320a-320h可增加 对单独的柔韧物体114进行计数的精确度，因为在图像的一些区域中，相邻柔韧物体114可 在检测图像300的某个特定部分中彼此接触使得在所述特定部分中的相邻柔韧物体114之 间不存在可识别的间隙。然而，在检测图像300的其它部分中，所述两个相邻柔韧物体114 可不彼此接触。
[0052] 如上所述，斑块提取过程提取对应于柔韧物体叠堆106内的柔韧物体114的斑块 (即，感兴趣的区域）。所提取的斑块具有在与柔韧物体相关联的第二亮度值范围内的亮度 值范围。斑块可由线条或其它格式来描绘轮廓，使得所提取的斑块可被该系统的操作者看 见。
[0053] 针对每个窗口 320a_320h，控制器102可对各个斑块的数目进行计数并因此对柔 韧物体的数目进行计数。针对每个窗口 320a-320h所确定的单独的斑块的计数可用来摈弃 或接受与检测图像300相关联的包装件105。图3C示出了示例性用户界面301，其可用来通 过使用斑块提取过程计数技术而接受或摈弃包装件。例如且非限制性地，可将针对每个窗 口 320a-320h的计数与目标计数332进行比较。在所示的该例子中，目标计数332为五十， 其对应于可印刷在包装件105上的女性卫生制品的总数目。应当指出的是，窗口 320f是突 显的以更好地示出对斑块的检测。
[0054] 在所示的例子中，每个窗口 320a_320h均具有如结果区域330所示地计数的五十 个斑块，从而得到100%的精确度。然而，可能存在如下情况，其中一个或多个窗口具有不同 于目标计数332的计数，这归因于多种原因，诸如相邻柔韧物体彼此接触、参数有误等。例 如且非限制性地，控制器102可确定窗口 320a-320h中有多少具有等于目标计数332的计 数340a-340h，并且当具有等于目标计数332的计数340a-340h的窗口数目320a-320h等于 或大于阈值334时，接受包装件。例如且非限制性地，阈值344可为七个窗口，使得如果仅 六个窗口具有等于目标计数332的计数，则控制器102可摈弃该特定包装件。另外，如果一 个或多个窗口 320a-320h具有不在预先确定的阈值范围内的计数340a-340h，则控制器102 可摈弃该特定包装件105。例如且非限制性地，预先确定的阈值范围350a-350h可为五十个 柔韧物体加上或减去五个柔韧物体。如果一个或多个窗口 320a-320h的计数350a-350h为 五十六，则控制器102可摈弃该特定包装件105。
[0055] 现在参见图4A和4B，根据两种不同的图像处理设定值更详细地示出了窗口的一 部分（图4A中的窗口 320a和图4B中的窗口 320b)。初始地参见图4A，多个柔韧物体（例 如，柔韧物体114a和114b)由多个间隙（例如，间隙201a, 201b)分开，所述间隙由相邻柔 韧物体之间的阴影限定。斑块提取过程已确定了表示所述多个柔韧物体的多个斑块。浅色 线条显示出了所述多个斑块（例如，斑块350)的轮廓。应当指出的是，为简单起见，仅斑块 350、斑块350'、间隙20la、间隙20lb、柔韧物体114a和柔韧物体114b在图4A和4B中具有 编号。
[0056] 所述多个间隙具有从浅灰色渐变为黑色的可变亮度，所述亮度可依赖于照明和图 像预处理的情况。可设定的预处理参数可包括灰度级阈值，其可用来将斑块与背景分开。灰 度级阈值越小，则斑块面积将越大。然而，如果斑块面积过大，则斑块可能接触它们的相邻 物，因而仅对一个柔韧物体进行计数，而不是对多个柔韧物体进行计数。附加参数也可包括 最小斑块面积限制和最大斑块面积限制、以及图像增益。例如且非限制性地，限定最小斑块 面积限制和最大斑块面积限制的参数可被设定成所期望的像素数目。最小斑块面积限制和 最大斑块面积限制可被设定成防止将柔韧物体的防粘纸错误地计数为独立的柔韧物体。
[0057] 图4A示出了使用具有第一组参数的斑块提取过程对斑块进行的提取。图4B示出 了使用具有第二组参数的斑块提取过程对斑块进行的提取。更具体地，用于导致图4A的所 述多个斑块（例如，斑块350)的斑块提取过程的灰度级阈值小于用于导致图4B的所述多 个斑块（例如，斑块350'）的斑块提取过程的灰度级阈值。图4A示出了斑块350为一个 大斑块，其横跨若干个间隙（例如，间隙201a和201b)和若干个柔韧物体（例如，柔韧物 体114a和柔韧物体114b)，这可能是灰度级阈值过低的结果。斑块350'不横跨柔韧物体 114a，114b并且清晰地描绘出了柔韧物体114b，这将导致将柔韧物体114a，114b计数为两 个柔韧物体而不是一个柔韧物体。
[0058] 现在参见图5,示出了制造系统500和控制器102的示意图。控制器102包括处理 器502 (其可为以通信方式联接到存储器504的一个或多个处理器）、界面506、和界面508。 存储器504可为能够存储机器可执行指令的任何形式的存储器，所述指令当由处理器502 执行时实施本文所公开的功能中的一个或多个。例如，存储器504可为RAM、R0M、闪存存储 器、硬盘驱动器、EEPR0M、⑶-ROM、DVD、其它形式的非瞬时存储器装置等。在一些情况下，存 储器504可为不同存储器装置的任何组合。
[0059] 尽管控制器102被示出为单一装置，但应当理解，这仅是示例性的，并且在不脱离 本公开的范围的情况下，控制器102可包括跨越多个物理装置的处理组件。例如，处理器 502可包括为照相机104的一部分的处理器和为远程服务器（例如，其它计算系统540)的 一部分的处理器。又如，存储器504可包括远程服务器（例如，其它计算系统540)的硬盘 驱动器和照相机104的非易失存储器。
[0060] 连接510、512、514和516提供控制器102分别与上游或下游装置507诸如照相机 104、触发装置518、封装装置522、和摈弃装置524之间的一种或多种有线或无线连接。在一 些情况下，连接510、512、514和516可为组合的连接。例如，连接510和516可为共享数据 母线或底板的一部分。连接510、512、514和516也可提供与控制器102的直接连接或间接 连接（例如，经由一个或多个中间连接装置，诸如路由器、其它控制器等）。例如，连接516 可为局域网（LAN)上的间接连接。
[0061] 界面506提供用于控制器102的所述一个或多个有线或无线连接510, 512, 514和 516。例如，界面506可提供控制器102和封装装置522之间的无线连接并且提供与照相机 104的硬连线连接。由界面506提供的这些类型的界面的非限制性例子包括射频收发器、 WiFi收发器、Cat 5端口、电话插孔、串行母线、I/O模块、USB端口等。
[0062] 触发装置518可为一个或多个传感器，它们位于照相机104的上游和/或下游并 且感测包装件的经过。例如，触发装置518可为可编程的限位开关、运动传感器、另一个视 觉系统。或当包装件经过时辨别它们的存在和/或对它们定时的任何其它装置。触发装置 518可由控制器102用来控制定时以决定照相机104何时捕获包装件的图像。在这种情况 下，触发装置518每当检测到包装件时就提供触发命令给控制器102。
[0063] 封装装置522可被构造为照相机104上游的一个或多个装置，该装置为包装件配 装所期望数目的柔韧物体。在非限制性例子中，封装装置522可包括传送带、致动器等。在 一些情况下，控制器102可检测包装件计数误差并且致使一个或多个封装装置522校正缺 陷的来源（例如，通过改变传送装置的速度来校正）。
[0064] 摈弃装置524为照相机104下游的装置，其从制造线上改变具有错误计数的柔韧 物体的有缺陷的包装件的路径。如果控制器102确定所检测的包装件是有缺陷的，则其生 成摈弃命令，所述摈弃命令致使摈弃装置524移除有缺陷的包装件以免被进一步加工。这 样，视觉系统100能够从制造过程中自动地剔除有缺陷的包装件。
[0065] 连接542和544也提供控制器102、界面装置538、和其它计算系统540之间的一 个或多个有线或无线连接。连接542和544可为单独连接、共享连接、直接连接和/或间接 连接。例如，连接544可为间接连接，其经由因特网将控制器102连接到其它计算系统540。 [0066] 类似于界面506,界面508提供用于控制器102的所述一个或多个有线或无线连接 542和544。在一些情况下，界面506和508也可组合起来。例如，连接514和544均可利 用与LAN的WiFi连接。在这种情况下，界面506和508可组合起来并且包括提供连接514 和544的单个WiFi收发器。
[0067] 界面装置538为在控制器102和使用人员之间接收和/或传送信息的一个或多个 电子装置。在非限制性例子中，界面装置538可为一个或多个电子显示器、扬声器、打印机、 便携式电子装置、键盘、触摸屏显示器、指向装置等。例如，操作者可利用界面装置538来了 解视觉系统100对包装件的摈弃情况或配置控制器102。
[0068] 其它计算系统540为一个或多个计算装置（例如，服务器、个人计算机、膝上型计 算机、便携式电子装置、可编程逻辑控制器等），它们为制造过程提供附加功能。例如，其它 计算系统540可包括服务器，所述服务器使用源自控制器102的关于包装件摈弃的信息来 生成关于被摈弃包装件的报告。
[0069] 存储器504包括照相机控制器526,当包装件经过照相机104时，照相机控制器生 成图像捕获命令，该命令致使照相机104捕获包装件的图像。在一些情况下，照相机控制器 526可从触发装置518接收触发命令，并且使用触发命令来控制定时以决定照相机104何 时捕获图像。在其它情况下，省略了触发装置518,并且照相机控制器526利用定时值（例 如，存储在参数536中）来确定照相机104何时捕获图像。
[0070] 图像分析器528从照相机104接收所捕获的图像并且利用上述斑块提取过程来分 析它们。图像分析器528也可允许用户限定以参数536形式存储的一个或多个子集，所述 子集用来预处理所捕获的图像、执行斑块提取、对所提取的斑块进行计数、和/或接受或摈 弃包装件。
[0071] 图像分析器528通过斑块提取过程来检测包装件105内柔韧物体的数目。例如， 图像分析器528可首先从所捕获的表示包装件105内的柔韧物体的检测图像提取斑块，然 后对这些斑块进行计数以获得包装件内柔韧物体的总数目。如上所述，所捕获的检测图像 可被分成多个区段或窗口，使得在每个窗口中对斑块进行计数。
[0072] 如果图像分析器528确定检测图像中的包装件所包含的柔韧物体的数目不等于 目标计数因而将被摈弃，则图像分析器528可提供对该情况的指示给摈弃命令生成器530。 摈弃命令生成器530可生成摈弃命令，所述摈弃命令致使摈弃装置524从制造过程中移除 被摈弃包装件。摈弃命令生成器530可从图像分析器528接收关于所检测的包装件包含不 正确数目的柔韧物体的指示，并且生成用于摈弃装置524的摈弃命令。在一些情况下，所述 摈弃命令可为直接命令（例如，控制器102提供对摈弃装置524的直接控制）。在其它情况 下，所述摈弃命令可为间接的（例如，另一个控制器响应于接收摈弃命令而提供对摈弃装 置524的直接控制以摈弃某个包装件）。另外，所述摈弃命令还可致使电子信号被生成或移 除，以便致使某个包装件被摈弃。例如，如果电子信号被移除（例如，为低态有效的），则摈 弃装置524可仅摈弃某个包装件。在这种情况下，所述摈弃命令致使所述信号被移除，从而 摈弃该包装件。
[0073] 替代生成摈弃命令或除了生成摈弃命令以外，摈弃命令生成器530也可保持摈弃 命令的历史。在一些情况下，控制器102可提供所述历史给界面装置538和/或给其它计 算系统540以进行进一步分析。在其它情况下，摈弃命令生成器530也可利用所述历史来 确定是否应当采取校正措施。例如，如果摈弃数目超过了存储在参数536中的阈值，则这可 指示应当采取校正措施。
[0074] 在一些情况下，摈弃命令生成器530可确定校正动作可自动地进行，并且提供对 该情况的指示给校正命令生成器532。相应地，校正命令生成器532生成校正命令,所述命 令致使封装装置522改变它们的操作状态（例如，封装装置522操作的速度或力）。这样， 视觉系统100能够自动地校正柔韧物体配装误差的一些来源而无需人工交互作用。
[0075] 在其它情况下，摈弃命令生成器530可确定校正动作需要人工相互作用，并且生 成一个或多个警示534。警示534由控制器102提供给界面装置538和/或其它计算系统 540以警示操作人员可能有必要维护封装装置522。在极限情况下，摈弃命令生成器530也 可生成致使制造系统停止处理柔韧物体的停止命令，直到执行维护为止。
[0076] 参数536包含影响控制器102的作用方式的一个或多个值。例如，参数536可包 括超控值，当被设定时，所述超控值禁止摈弃命令生成器530生成摈弃命令。又如，参数536 可包括用来确定如下方面的一个或多个值：包装件何时被摈弃（由于计数误差的缘故）、何 时经由界面装置538将警示534提供给用户、以及何时应当生成校正命令。在一些情况下， 参数536可为预限定的，而在其它情况下，参数536可由界面装置538和/或其它计算系统 540提供。
[0077] 已被视觉系统100接受的包装件105可被运输并进一步配装到装运箱或容器中 以便装运给零售商或其它顾客。装运箱内包装件105的数目应当等于所期望的目标值，使 得正确数目的包装件105被装运。图6示意性地示出了被配置成对装运箱615内的包装 件105进行计数的示例性视觉系统600。装运箱615配装了被布置成列C和行R的包装件 105。视觉系统600包括光源610、控制器602、和照相机604。光源610可被配置成生成一 个或多个激光束613a以扫描装运箱615内的包装件105的顶部表面105a上的一条或多条 光线617a-617c。照相机104可被构造为能够检测从包装件105的顶部表面105a反射的激 光613b的装置（例如，CCD照相机、激光扫描器装置等）。控制器602可生成信号以控制光 源610和照相机604,并且可包括一个或多个处理器和存储设备，如上文关于控制器102 (上 文所述且示出于图1和5中的）所述。
[0078] 图7示出了完全配装有包装件105的第一装运箱615、和第二装运箱615'，装运箱 615'内包含一个过少包装件105、留白空间719。参见第一装运箱615,光源610生成第一 光线617a、第二光线617b、和第三光线617c，使得每个包装件105被横跨各行R包装件的 第一至第三光线617a-617c之一照明。光源610可为能够生成光线的任何光源。在一个实 施例中，光源610为激光光源。每个行R可由光线照明，如图7所示。作为另外一种选择， 每个列C可由光线照明。应当理解，可生成任何数目的光线，并且本文所述的实施例不限于 三条光线。例如，光线的数目可等于列C的数目和行R的数目，或它们的组合。每个行R和 /或列C可由例如多于一条光线照明。光源610可被配置成同时生成光线617a_617c，诸如 通过使用分束器来生成；或顺序地一个接一个地生成所述光线。由于第一装运箱615完全 配装有包装件105,因此第一至第三光线617a-617c连续地横跨第一装运箱615。
[0079] 现在参见第二装运箱615'，空白空间719致使光线617b成为不连续的，具有三个 线部分617b、617b'、和617b〃'，其中移位的线部分617b〃被移位成使得其存在于相邻包装 件105上。照相机604在其监测第二装运箱615'时可检测到所述光线617b为不连续的。 在检测到移位的线部分（或光线的空白部分）时，控制器602可发出警报以警示工作人员 装运箱中缺少一个或多个包装件。这样，视觉系统600可有效地验证装运箱615内存在正 确数目的包装件105而无需人工交互作用。
[0080] 按照上文的说明而作的许多修正形式和变型均是可能的。在不脱离本发明的范围 的情况下，可单独使用或以它们的任何组合形式使用对所述各种系统和方法的上述说明。 虽然说明书和附图可示出具体的步骤顺序，但应当理解，不同的步骤顺序也是本公开所设 想到的。同样，可同时或部分同时地执行一个或多个步骤。因此，有意识地在附加的权利要 求书中包括属于本公开内容保护范围内的所有这些改变和变型。
[0081] 本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确值。相反，除非另外指 明，每个这样的量纲旨在表示所述的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，所公开的量 纲"40mm"旨在表示"约40mm"。

【具体实施方式】 [0082] 中的所有引用文献的相关部分均以引用方式并入本文；任何文献的 引用不可解释为对其作为本发明的现有技术的认可。当本书面文献中术语的任何含义或定 义与引入本文以供参考的文献中的术语的任何含义或定义冲突时，将以赋予本书面文献中 的术语的含义或定义为准。
[0083] 尽管举例说明和描述了本发明的特定实施例，但对本领域的技术人员来讲显而易 见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，所附 权利要求中旨在包括属于本发明范围内的所有这些改变和变型。
【权利要求】
1. 一种对柔韧物体进行计数的方法，所述方法包括： 当多个柔韧物体进入到照相机的视场中时，使用照相机捕获多个柔韧物体的检测图 像，其中： 所述检测图像为所述多个柔韧物体的顶视图； 在所述多个柔韧物体的相邻柔韧物体之间存在不均匀间隙；并且 在所述检测图像中，每个不均匀间隙基本上由第一亮度值范围表示，并且每个柔韧物 体基本上由第二亮度值范围表示； 由处理器将所述检测图像划分成遍历所述检测图像的多个窗口； 通过将所述检测图像的背景亮度值设定在基本上表示所述柔韧物体的所述第二亮度 值范围内，来制备用于图像分析的所述检测图像； 针对所述多个窗口中的每个单独的窗口，执行斑块提取过程以确定多个斑块，所述多 个斑块对应于所述检测图像内的具有基本上所述第二亮度值范围的区域，使得所述多个斑 块对应于所述多个柔韧物体； 对所述多个窗口中的每个窗口内的斑块数目进行计数；以及 至少部分地基于在一个或多个窗口中所计数的所述斑块数目来提供摈弃或接受所述 多个柔韧物体的信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述斑块提取过程包括连通区域分析。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述连通区域分析包括4向连通性区域分析或8 向连通性区域分析。
4. 根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述连通区域分析包括选择最小面 积限制以及选择最大面积限制以用于确定所述多个斑块中的单独斑块的至少一部分。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中制备用于图像分析的所述检测图像还 包括由所述处理器向所述检测图像应用顶帽过滤器。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括： 确定具有等于目标计数的斑块数目的窗口数目；以及 当所述窗口数目等于或大于阈值时，提供接受所述多个柔韧物体的信号。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述多个窗口中的一个或多个窗口 具有超出预先确定的阈值范围之外的斑块数目时，提供摈弃所述多个柔韧物体的信号。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述多个柔韧物体包括多个女性卫生 制品。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中： 所述多个柔韧物体中的一个或多个柔韧物体的边缘为非线性的；并且 每个柔韧物体的厚度小于3mm。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括用光源照明所述多个柔韧物体，所 述光源以一种或多种波长发射光以使所述多个柔韧物体与存在于相邻柔韧物体之间的所 述不均匀间隙之间的对比度最大化。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中由所述光源发射的光具有对应于红色的波长。
【文档编号】G06T7/00GK104160425SQ201380012813
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年3月13日
【发明者】C·范德弗兰德, G·卡里耶, R·K·辛格 申请人:宝洁公司