一種用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理，涉及一種用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法，包括：開發(fā)一個圓定位工具，該工具為一個在屏幕上顯示的工具，由一個圓、在圓周上等分布的若干箭頭組成；在進(jìn)行自動檢測之前，先采集一幅瓶蓋圖像，并在屏幕上顯示該圖像；利用圓定位工具，對瓶蓋圖像進(jìn)行定位，初步確定瓶蓋大小；計算出圓定位工具中所有箭頭所在位置的像素坐標(biāo)；在進(jìn)行自動檢測時，利用該工具，提取待檢測的瓶蓋的圖像，得到二值圖；得到待檢測的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo)和半徑；找出待檢測的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓點(diǎn)。本發(fā)明利用一個屏幕工具，快速準(zhǔn)確地檢測出瓶蓋圖像的外輪廓。
【專利說明】一種用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種瓶蓋檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓶蓋在注塑過程中，由于注塑機(jī)注塑不良，瓶蓋外圓會出現(xiàn)毛刺，為了配合生產(chǎn)線 的自動檢測和剔除不良品，需要采用能快速準(zhǔn)確地檢測出瓶蓋圖像的外圓輪廓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種可以在線快速準(zhǔn)確地檢測出瓶蓋外圓輪廓的方法。本發(fā) 明的技術(shù)方案如下:
[0004]一種用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法，包括下列步驟:
[0005](I)開發(fā)一個圓定位工具，該工具為一個在屏幕上顯示的工具，由一個圓、在圓周 上等分布的若干箭頭組成，該工具的圓的位置能夠在鼠標(biāo)的拖動下改變，在靠近圓周的某 個位置設(shè)置一個用于在鼠標(biāo)的拖動下能夠改變圓的大小的圖標(biāo)；在圓上等分布的箭頭的長 度和個數(shù)可以改變，長度越長，所能檢測的瓶蓋圖像的位置偏差范圍越大，個數(shù)越多，檢測 精度越高；箭頭的方向也可以通過選擇來決定是從圓內(nèi)指向圓外還是從圓外指向圓內(nèi)；
[0006](2)在進(jìn)行自動檢測之前，先采集一幅瓶蓋圖像，并在屏幕上顯示該圖像；
[0007](3)利用鼠標(biāo)拖動圓定位工具，使其移動到瓶蓋圖像中的瓶蓋位置，改變圓的大小 到適合自動檢測的位置，并確定箭頭的方向，保存確定好的圓定位工具的圓心位置、半徑大 小、箭頭個數(shù)、箭頭長度和箭頭方向5個參數(shù)；
[0008](4)計算出圓定位工具中所有箭頭所在位置的像素坐標(biāo)；
[0009](5)在進(jìn)行自動檢測時，在同樣的拍攝條件下提取待檢測的瓶蓋的圖像，求取其二 值圖:對待檢測的瓶蓋圖像進(jìn)行迭代法閾值分割，得到二值圖；
[0010](6)根據(jù)已經(jīng)確定的圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個數(shù)、箭頭長度和箭 頭方向5個參數(shù)，對待檢測的瓶蓋圖像的二值圖進(jìn)行外圓輪廓的搜索，得到外圓輪廓上的 若干輪廓點(diǎn)，將這些輪廓點(diǎn)利用霍夫變換進(jìn)行擬合，得到待檢測的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo) 和半徑；
[0011](7)對二值圖像進(jìn)行8鄰域輪廓跟蹤，找出待檢測的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓 點(diǎn)。
[0012]作為優(yōu)選實(shí)施方式，步驟(6)的方法如下:如果圓定位工具的箭頭方向是從圓內(nèi) 指向圓外，從箭頭始端沿箭頭方向進(jìn)行搜索時，判斷當(dāng)前像素值減去上一個像素為0，并且 當(dāng)前像素減去下一個像素為255時,記錄該像素點(diǎn)的位置,認(rèn)為該像素點(diǎn)時瓶蓋外圓輪廓 上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點(diǎn)；如果圓定位工具的箭頭方向是 從圓外內(nèi)指向圓內(nèi)，從箭頭始端沿箭頭方向進(jìn)行搜索時，判斷當(dāng)前像素值減去上一個像素 為-255,并且當(dāng)前像素減去下一個像素為0時,記錄該像素點(diǎn)的位置,認(rèn)為該像素點(diǎn)時瓶蓋 外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點(diǎn)；在得到瓶蓋外圓輪廓上所有箭頭所在區(qū)域的輪廓點(diǎn)后，利用霍夫變換擬合出一個標(biāo)準(zhǔn)圓，得到瓶蓋的圓心坐標(biāo)和半徑。
[0013]步驟(7)的方法如下:已知瓶蓋圓心坐標(biāo)和半徑，從圓心出發(fā)向待檢測的瓶蓋圖像的某個方向進(jìn)行搜索，當(dāng)前像素點(diǎn)與下一個像素點(diǎn)的灰度差值為255時，認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)為可能為輪廓上的點(diǎn)，再判斷當(dāng)前像素點(diǎn)到圓心的距離是否和半徑相當(dāng)，如果相差較小，在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為是外圓輪廓上的點(diǎn)，否則，繼續(xù)沿著該方向向外按照同樣的方法繼續(xù)搜索，直到找到外圓輪廓上的點(diǎn)為止，以該點(diǎn)作為輪廓跟蹤的起始點(diǎn)，輪廓跟蹤時，記錄跟蹤到的像素點(diǎn)坐標(biāo)。
[0014]本發(fā)明的有益效果如下:利用本發(fā)明提供的圓定位工具確定瓶蓋的圓心和半徑，檢測時間不超過2ms。該算法能快速準(zhǔn)確地檢測出瓶蓋外圓輪廓，為下一步的缺陷檢測之用，自動檢測時間不超過0.3ms o
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1圓定位工具示意圖。
[0016]圖2待檢測瓶蓋圖像。
[0017]圖3圓定位工具定位瓶蓋位置。
[0018]圖4 二值后的瓶蓋圖像。
[0019]圖5 Ca)是將鼠標(biāo)移動到圓定位工具的圓周附近時光標(biāo)變成的形狀；
[0020]圖5 (b)是鼠標(biāo)移動到圓定位工具的圓周右側(cè)的小正方形附近時變成的形狀。
[0021]圖6檢測結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0023]( I)開發(fā)一個圓定位工具,如圖1所不。該工具由一個圓、在圓周上等分布的若干箭頭組成，該工具的圓的位置和大小可以任意改變；在圓上等分布的箭頭的長度和個數(shù)也可以改變(長度范圍在20-50個像素之間，個數(shù)范圍在4-360之間);箭頭的方向也可以通過選擇來決定是從圓內(nèi)指向圓外還是從圓外指向圓內(nèi)。
[0024](2)將待檢測圖像，如圖2所示，進(jìn)行迭代法閾值分割，得到圖4所示的二值圖；在光源較亮情況下，瓶蓋區(qū)域灰度值為255，背景區(qū)域灰度值為0 ;在光源較暗情況下，背景區(qū)域灰度值仍然全為0,但瓶蓋區(qū)域的灰度值可能不全為255,在瓶蓋外圓和密封圈中間的區(qū)域的灰度值可能為O。圖2為在光源較亮情況下拍攝，二值化之后，瓶蓋區(qū)域灰度值為255，背景區(qū)域灰度值為0 ;
[0025](3)將圓定位工具位置和大小設(shè)置成如圖3所示的位置和大小。將鼠標(biāo)移動到圓定位工具的圓周附近，此時，光標(biāo)變成如圖5(a)的形狀，按下鼠標(biāo)左鍵向左拖動移動圓定位工具的位置到圖3所示位置，這時，圓、在圓上的等分布的矩形和箭頭的位置也同時改變；將鼠標(biāo)移動到圓定位工具的圓周右側(cè)的小正方形(這個小正方形的圖標(biāo)為在鼠標(biāo)的拖動下可以改變圓半徑的圖標(biāo))附近時，此時，光標(biāo)變成如圖5 (b)的形狀，按下鼠標(biāo)左鍵向左拖動改變圓定位工具的大小(不會改變在圓上的若干矩形和箭頭的大小)，如圖3所示；
[0026]由于圓定位工具的位置和大小是在檢測之前由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)的，設(shè)置完成之后，在檢測中將不能再改變。所以設(shè)置圓定位工具的位置時要考慮到瓶蓋在圖像中的位置偏差問題(瓶蓋每次在圖像中的位置可能不同，偏差范圍在40個像素以內(nèi))，否則，可能找不到瓶蓋外輪廓上的輪廓點(diǎn)。將箭頭長度設(shè)置的大一些，可以避免上述問題，但是箭頭長度設(shè)置的越大，檢測時間就會越長，這里箭頭的長度設(shè)置為40個像素。對于圖4所示的二值化后的圖像來說，箭頭方向選擇由圓外指向圓內(nèi)還是由內(nèi)向外得到的結(jié)果都是一樣的，一般當(dāng)背景中不存在噪點(diǎn)時，選擇由圓外指向圓內(nèi)；當(dāng)目標(biāo)中不存在噪點(diǎn)時，選擇由圓內(nèi)指向圓外；在圓上的矩形和箭頭的個數(shù)越多，檢測結(jié)果越精確，檢測時間也越長，這里設(shè)置為63個。完成設(shè)置后，將圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個數(shù)、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存。
[0027](4)取出步驟(3)中保存的5個變量，通過這5個變量計算出圓定位工具中所有箭頭所在位置的像素坐標(biāo)。在本實(shí)施例中在二值圖像中從箭頭始端沿箭頭方向進(jìn)行搜索，判斷當(dāng)前像素值減去上一個像素為-255,并且當(dāng)前像素減去下一個像素為0時,記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)。繼續(xù)搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點(diǎn)。得到瓶蓋外圓輪廓上所有箭頭所在區(qū)域的輪廓點(diǎn)后，利用霍夫變換擬合出一個標(biāo)準(zhǔn)圓，得到瓶蓋的圓心坐標(biāo)和半徑，如圖6所示，圖中，小十字所在位置為圓定位工具搜索得到的瓶蓋外圓輪廓上的輪廓點(diǎn)；瓶蓋中心的小正方形為霍夫變換得到的圓心位置，標(biāo)準(zhǔn)圓為霍夫變換擬合得到的圓。
[0028](5)得到瓶蓋的圓心坐標(biāo)和半徑后，從圓心出發(fā)向圖像上方進(jìn)行搜索，在本實(shí)施例中，當(dāng)前像素點(diǎn)與下一個像素點(diǎn)的灰度差值為255時,認(rèn)為當(dāng)前點(diǎn)為瓶蓋最上方的輪廓點(diǎn)。以該點(diǎn)作為輪廓跟蹤的起始點(diǎn)，進(jìn)行8鄰域輪廓跟蹤并記錄跟蹤到的像素點(diǎn)坐標(biāo)。輪廓跟蹤結(jié)果如圖6所示。圖6中，包絡(luò)瓶蓋外輪廓的曲線為輪廓跟蹤得到的所有輪廓點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法，包括下列步驟:(1)開發(fā)一個圓定位工具，該工具為一個在屏幕上顯示的工具，由一個圓、在圓周上等分布的若干箭頭組成，該工具的圓的位置能夠在鼠標(biāo)的拖動下改變，在靠近圓周的某個位置設(shè)置一個用于在鼠標(biāo)的拖動下能夠改變圓的大小的圖標(biāo)；在圓上等分布的箭頭的長度和個數(shù)可以改變，長度越長，所能檢測的瓶蓋圖像的位置偏差范圍越大，個數(shù)越多，檢測精度越高；箭頭的方向也可以通過選擇來決定是從圓內(nèi)指向圓外還是從圓外指向圓內(nèi)；(2)在進(jìn)行自動檢測之前，先采集一幅瓶蓋圖像，并在屏幕上顯示該圖像；(3)利用鼠標(biāo)拖動圓定位工具，使其移動到瓶蓋圖像中的瓶蓋位置，改變圓的大小到適合自動檢測的位置，并確定箭頭的方向，保存確定好的圓定位工具的圓心位置、半徑大小、 箭頭個數(shù)、箭頭長度和箭頭方向5個參數(shù)；(4)計算出圓定位工具中所有箭頭所在位置的像素坐標(biāo)；(5)在進(jìn)行自動檢測時，在同樣的拍攝條件下提取待檢測的瓶蓋的圖像，求取其二值圖:對待檢測的瓶蓋圖像進(jìn)行迭代法閾值分割，得到二值圖；(6)根據(jù)已經(jīng)確定的圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個數(shù)、箭頭長度和箭頭方向5個參數(shù)，對待檢測的瓶蓋圖像的二值圖進(jìn)行外圓輪廓的搜索，得到外圓輪廓上的若干輪廓點(diǎn)，將這些輪廓點(diǎn)利用霍夫變換進(jìn)行擬合，得到待檢測的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo)和半徑;(7)對二值圖像進(jìn)行8鄰域輪廓跟蹤，找出待檢測的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法，其特征在于，步驟(6)的方法如下:如果圓定位工具的箭頭方向是從圓內(nèi)指向圓外，從箭頭始端沿箭頭方向進(jìn)行搜索時，判斷當(dāng)前像素值減去上一個像素為O，并且當(dāng)前像素減去下一個像素為255 時，記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點(diǎn)；如果圓定位工具的箭頭方向是從圓外內(nèi)指向圓內(nèi)，從箭頭始端沿箭頭方向進(jìn)行搜索時，判斷當(dāng)前像素值減去上一個像素為-255，并且當(dāng)前像素減去下一個像素為O時，記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點(diǎn)；在得到瓶蓋外圓輪廓上所有箭頭所在區(qū)域的輪廓點(diǎn)后， 利用霍夫變換擬合出一個標(biāo)準(zhǔn)圓，得到瓶蓋的圓心坐標(biāo)和半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于缺陷檢測的瓶蓋圖像外輪廓確定方法，其特征在于，步驟(7)的方法如下:已知瓶蓋圓心坐標(biāo)和半徑，從圓心出發(fā)向待檢測的瓶蓋圖像的某個方向進(jìn)行搜索，當(dāng)前像素點(diǎn)與下一個像素點(diǎn)的灰度差值為255時,認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)為可能為輪廓上的點(diǎn)，再判斷當(dāng)前像素點(diǎn)到圓心的距離是否和半徑相當(dāng)，如果相差較小，在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為是外圓輪廓上的點(diǎn)，否則，繼續(xù)沿著該方向向外按照同樣的方法繼續(xù)搜索，直到找到外圓輪廓上的點(diǎn)為止，以該點(diǎn)作為輪廓跟蹤的起始點(diǎn),輪廓跟蹤時,記錄跟蹤到的像素點(diǎn)坐標(biāo)。
【文檔編號】G06T7/00GK103606167SQ201310649002
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】李華偉, 李鳳婷, 余天洪, 關(guān)帥, 諶孫煥, 卜學(xué)哲 申請人:天津普達(dá)軟件技術(shù)有限公司