一種檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理，涉及一種檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法，包括：開(kāi)發(fā)一個(gè)圓定位工具，該工具為一個(gè)在屏幕上顯示的工具，由一個(gè)圓、在圓周上等分布的若干箭頭組成；在進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)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(duì)瓶蓋圖像進(jìn)行定位，初步確定瓶蓋大??；計(jì)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(dòng)檢測(cè)時(shí)，利用該工具，提取待檢測(cè)的瓶蓋的圖像，得到二值圖；得到待檢測(cè)的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo)和半徑；找出待檢測(cè)的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓點(diǎn)；判斷待檢測(cè)的密封圈是否存在毛刺。本發(fā)明利用一個(gè)屏幕工具，快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出瓶蓋是否存在毛刺缺陷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法
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(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓶蓋在注塑過(guò)程中，由于注塑機(jī)注塑不良，瓶蓋外圓會(huì)出現(xiàn)毛刺，為了配合生產(chǎn)線的自動(dòng)檢測(cè)和剔除不良品，需要采用能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出毛刺的方法。

【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(cè)出瓶蓋毛刺的方法。本發(fā)明給出的方法，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出毛刺輪廓為4mm的微小毛刺。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0004]一種檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法，包括下列步驟:
[0005](I)開(kāi)發(fā)一個(gè)圓定位工具，該工具為一個(gè)在屏幕上顯示的工具，由一個(gè)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(dòng)下改變，在靠近圓周的某個(gè)位置設(shè)置一個(gè)用于在鼠標(biāo)的拖動(dòng)下能夠改變圓的大小的圖標(biāo)；在圓上等分布的箭頭的長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)可以改變，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所能檢測(cè)的瓶蓋圖像的位置偏差范圍越大，個(gè)數(shù)越多，檢測(cè)精度越高；箭頭的方向也可以通過(guò)選擇來(lái)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(dòng)檢測(cè)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(dòng)圓定位工具，使其移動(dòng)到瓶蓋圖像中的瓶蓋位置，改變圓的大小到適合自動(dòng)檢測(cè)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(gè)數(shù)、箭頭長(zhǎng)度和箭頭方向5個(gè)參數(shù)；
[0008](4)計(jì)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(dòng)檢測(cè)時(shí)，在同樣的拍攝條件下提取待檢測(cè)的瓶蓋的圖像，求取其二值圖:對(duì)待檢測(cè)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(gè)數(shù)、箭頭長(zhǎng)度和箭頭方向5個(gè)參數(shù)，對(duì)待檢測(cè)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(cè)的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo)和半徑；
[0011](7)對(duì)二值圖像進(jìn)行8鄰域輪廓跟蹤，找出待檢測(cè)的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓
占.[0012](8)將待檢測(cè)的瓶蓋的外圓輪廓上相隔一定像素的兩點(diǎn)的連線近似認(rèn)為是圓的切線，兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)近似認(rèn)為是切點(diǎn)，求外圓切線與過(guò)切點(diǎn)的半徑的夾角，若求得的夾角大概在0° -75。之間，則認(rèn)為存在毛刺。
[0013]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(shí)，判斷當(dāng)前像素值減去上一個(gè)像素為0，并且當(dāng)前像素減去下一個(gè)像素為255時(shí),記錄該像素點(diǎn)的位置,認(rèn)為該像素點(diǎn)時(shí)瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個(gè)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(shí)，判斷當(dāng)前像素值減去上一個(gè)像素為-255,并且當(dāng)前像素減去下一個(gè)像素為O時(shí),記錄該像素點(diǎn)的位置,認(rèn)為該像素點(diǎn)時(shí)瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個(gè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓，得到瓶蓋的圓心坐標(biāo)和半徑。
[0014]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(cè)的瓶蓋圖像的某個(gè)方向進(jìn)行搜索，當(dāng)前像素點(diǎn)與下一個(gè)像素點(diǎn)的灰度差值為255時(shí)，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(shí)，記錄跟蹤到的像素點(diǎn)坐標(biāo)。
[0015]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(cè)時(shí)間不超過(guò)2ms。該算法能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出瓶蓋外圓是否存在毛刺，能檢測(cè)到毛刺輪廓4mm的微小輪廓,檢測(cè)時(shí)間不超過(guò)0.3ms ο
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1圓定位工具示意圖。
[0017]圖2待檢測(cè)瓶蓋圖像。
[0018]圖3圓定位工具定位瓶蓋位置。
[0019]圖4 二值后的瓶蓋圖像。
[0020]圖5 Ca)是將鼠標(biāo)移動(dòng)到圓定位工具的圓周附近時(shí)光標(biāo)變成的形狀；
[0021]圖5 (b)是鼠標(biāo)移動(dòng)到圓定位工具的圓周右側(cè)的小正方形附近時(shí)變成的形狀。
[0022]圖6檢測(cè)結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
[0024]( I)開(kāi)發(fā)一個(gè)圓定位工具,如圖1所不。該工具由一個(gè)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(zhǎng)度和個(gè)數(shù)也可以改變(長(zhǎng)度范圍在20-50個(gè)像素之間，個(gè)數(shù)范圍在4-360之間);箭頭的方向也可以通過(guò)選擇來(lái)決定是從圓內(nèi)指向圓外還是從圓外指向圓內(nèi)。
[0025](2)將待檢測(cè)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O ;在光源較暗情況下，背景區(qū)域灰度值仍然全為O,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O ;
[0026](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(dòng)到圓定位工具的圓周附近，此時(shí)，光標(biāo)變成如圖5(a)的形狀，按下鼠標(biāo)左鍵向左拖動(dòng)移動(dòng)圓定位工具的位置到圖3所示位置，這時(shí)，圓、在圓上的等分布的矩形和箭頭的位置也同時(shí)改變；將鼠標(biāo)移動(dòng)到圓定位工具的圓周右側(cè)的小正方形(這個(gè)小正方形的圖標(biāo)為在鼠標(biāo)的拖動(dòng)下可以改變圓半徑的圖標(biāo))附近時(shí)，此時(shí)，光標(biāo)變成如圖5 (b)的形狀，按下鼠標(biāo)左鍵向左拖動(dòng)改變圓定位工具的大小(不會(huì)改變?cè)趫A上的若干矩形和箭頭的大小)，如圖3所示；
[0027]由于圓定位工具的位置和大小是在檢測(cè)之前由人工進(jìn)行調(diào)節(jié)的，設(shè)置完成之后，在檢測(cè)中將不能再改變。所以設(shè)置圓定位工具的位置時(shí)要考慮到瓶蓋在圖像中的位置偏差問(wèn)題(瓶蓋每次在圖像中的位置可能不同，偏差范圍在40個(gè)像素以?xún)?nèi))，否則，可能找不到瓶蓋外輪廓上的輪廓點(diǎn)。將箭頭長(zhǎng)度設(shè)置的大一些，可以避免上述問(wèn)題，但是箭頭長(zhǎng)度設(shè)置的越大，檢測(cè)時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)，這里箭頭的長(zhǎng)度設(shè)置為40個(gè)像素。對(duì)于圖4所示的二值化后的圖像來(lái)說(shuō)，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(shí)，選擇由圓外指向圓內(nèi)；當(dāng)目標(biāo)中不存在噪點(diǎn)時(shí)，選擇由圓內(nèi)指向圓外；在圓上的矩形和箭頭的個(gè)數(shù)越多，檢測(cè)結(jié)果越精確，檢測(cè)時(shí)間也越長(zhǎng)，這里設(shè)置為63個(gè)。完成設(shè)置后，將圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個(gè)數(shù)、箭頭長(zhǎng)度和箭頭方向等5個(gè)變量保存。
[0028](4)取出步驟(3)中保存的5個(gè)變量，通過(guò)這5個(gè)變量計(jì)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(gè)像素為-255,并且當(dāng)前像素減去下一個(gè)像素為0時(shí),記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時(shí)瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)。繼續(xù)搜索下一個(gè)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(gè)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。
[0029](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(gè)像素點(diǎn)的灰度差值為255時(shí),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)。
[0030](6)將輪廓上相隔一定像素的兩點(diǎn)的連線近似認(rèn)為是圓的切線，兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)近似認(rèn)為是切點(diǎn)。根據(jù)切線的性質(zhì)定理:圓的切線垂直于過(guò)切點(diǎn)的半徑，如果輪廓跟蹤得到的外圓輪廓是平滑不存在毛刺的，那么求得的夾角大概在75° -90°之間，外圓輪廓越接近標(biāo)準(zhǔn)圓，所求得的夾角越靠近90° ;如果存在毛刺，求得的夾角大概在0° -75。之間，毛刺越小求得的夾角越大。本實(shí)施例中，取出輪廓跟蹤時(shí)記錄的像素點(diǎn)，將輪廓上相隔10個(gè)像素的兩點(diǎn)的連線近似認(rèn)為是圓的切線，求輪廓上所有的外圓切線與過(guò)切點(diǎn)的半徑的夾角，最后求出最小夾角為0.93°。0.93°遠(yuǎn)小于90°，可見(jiàn)該瓶蓋外圓輪廓存在毛刺。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法，包括下列步驟: (1)開(kāi)發(fā)一個(gè)圓定位工具，該工具為一個(gè)在屏幕上顯示的工具，由一個(gè)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(dòng)下改變，在靠近圓周的某個(gè)位置設(shè)置一個(gè)用于在鼠標(biāo)的拖動(dòng)下能夠改變圓的大小的圖標(biāo)；在圓上等分布的箭頭的長(zhǎng)度和個(gè)數(shù)可以改變，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所能檢測(cè)的瓶蓋圖像的位置偏差范圍越大，個(gè)數(shù)越多，檢測(cè)精度越高；箭頭的方向也可以通過(guò)選擇來(lái)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(dòng)檢測(cè)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(dòng)圓定位工具，使其移動(dòng)到瓶蓋圖像中的瓶蓋位置，改變圓的大小到適合自動(dòng)檢測(cè)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(gè)數(shù)、箭頭長(zhǎng)度和箭頭方向5個(gè)參數(shù)； (4)計(jì)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(dòng)檢測(cè)時(shí)，在同樣的拍攝條件下提取待檢測(cè)的瓶蓋的圖像，求取其二值圖:對(duì)待檢測(cè)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(gè)數(shù)、箭頭長(zhǎng)度和箭頭方向5個(gè)參數(shù)，對(duì)待檢測(cè)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(cè)的瓶蓋的圖像的圓心坐標(biāo)和半徑; (7)對(duì)二值圖像進(jìn)行8鄰域輪廓跟蹤，找出待檢測(cè)的瓶蓋的外圓輪廓上所有輪廓點(diǎn)； (8)將待檢測(cè)的瓶蓋的外圓輪廓上相隔一定像素的兩點(diǎn)的連線近似認(rèn)為是圓的切線，兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)近似認(rèn)為是切點(diǎn)，求外圓切線與過(guò)切點(diǎn)的半徑的夾角，若求得的夾角大概在0° -75。之間，則認(rèn)為存在毛刺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法，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(shí)，判斷當(dāng)前像素值減去上一個(gè)像素為O,并且當(dāng)前像素減去下一個(gè)像素為255時(shí),記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時(shí)瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個(gè)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(shí)，判斷當(dāng)前像素值減 去上一個(gè)像素為-255,并且當(dāng)前像素減去下一個(gè)像素為O時(shí),記錄該像素點(diǎn)的位置，認(rèn)為該像素點(diǎn)時(shí)瓶蓋外圓輪廓上的點(diǎn)，繼續(xù)搜索下一個(gè)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(gè)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所述的檢測(cè)瓶蓋外圓毛刺的方法，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(cè)的瓶蓋圖像的某個(gè)方向進(jìn)行搜索，當(dāng)前像素點(diǎn)與下一個(gè)像素點(diǎn)的灰度差值為255時(shí),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(shí)，記錄跟蹤到的像素點(diǎn)坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G06F3/00GK103606128SQ201310651247
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)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, 關(guān)帥, 余天洪, 諶孫煥, 卜學(xué)哲 申請(qǐng)人:天津普達(dá)軟件技術(shù)有限公司