一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，属于图像处理技术领域，采集皇冠盖内表面图像，并利用图像分割技术实现中心定位和区域提取；利用阈值分割、形态学处理、连通区域特征分析、区域比较等图像处理算法实现瓶盖内表面缺陷检测；采用自动训练学习算法离线建立皇冠盖外表面图案模板；采集皇冠盖外表面图像，利用特征模板匹配、仿射变换和区域比较法完成瓶盖外表面缺陷检测。本发明专利技术能够在线快速检测皇冠盖表面多种类型缺陷，可达到每分钟检测300个瓶盖，具有缺陷检测准确率高、鲁棒性强等优点，能够附加在皇冠盖生产线上，实现皇冠盖的缺陷检测和类型判别。

An On-line Detection Method of Crown Cover Surface Defects Based on Image Processing

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法。
技术介绍
随着我国智能制造产业的快速发展，机器视觉和图像处理技术成为产品后工序检测主要手段之一。皇冠盖因其良好的密封性能而广泛应用于玻璃瓶装的啤酒和碳酸饮料等行业中。据统计我国从2008年开始皇冠盖的市场需求为470亿个，而且每年以20亿个增长，这也大大刺激了瓶盖生产与检测的效率。作为世界最大的皇冠盖需求市场，提升皇冠盖的缺陷检测水平对于我国皇冠盖产业的发展具有十分重要的意义。自1981年美国制作了第一台皇冠盖机，在皇冠盖应用和生产激增的情况下，各国都致力于改善和发展皇冠盖自动检测技术，当前国内关于瓶盖检测技术已经取得了一定的进展。何修远提出了一种基于机器视觉的PET瓶盖缺陷检测算法(2015年)，每分钟可以处理8个瓶盖，漏检率低于0.1％，缺陷准确率达到99％。刘伟提出了一种基于凸包算法的皇冠盖裙齿检测方法(2018年)，但检测内容只涉及外表面缺陷。周文炬(2014)提出了一种基于稀疏表示方法的皇冠盖旋转匹配和瑕疵检测策略，但是该方法对于形状缺陷(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过图像采集系统采集皇冠瓶盖内表面图像，并对采集图像进行高斯滤波处理；步骤2：对采集图像利用阈值分割和连通区域面积特征分析法提取中心区域，对中心区域轮廓边缘像素点采用最小二乘拟合法拟合圆形轮廓，实现皇冠盖内表面中心定位；步骤3：根据步骤2得到的瓶盖中心位置坐标，针对不同类型瓶盖预先设置不同区域的物理半径信息，结合像素比参数，实现皇冠盖内表面的区域分割；步骤4：根据步骤3图像分割结果，提取内表面感兴趣区域图像，设置固定灰度阈值完成图像分割，并利用连通区域面积特征分析法祛除噪声区域，实现皇冠盖内表面的黑点缺陷检测；...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过图像采集系统采集皇冠瓶盖内表面图像，并对采集图像进行高斯滤波处理；步骤2：对采集图像利用阈值分割和连通区域面积特征分析法提取中心区域，对中心区域轮廓边缘像素点采用最小二乘拟合法拟合圆形轮廓，实现皇冠盖内表面中心定位；步骤3：根据步骤2得到的瓶盖中心位置坐标，针对不同类型瓶盖预先设置不同区域的物理半径信息，结合像素比参数，实现皇冠盖内表面的区域分割；步骤4：根据步骤3图像分割结果，提取内表面感兴趣区域图像，设置固定灰度阈值完成图像分割，并利用连通区域面积特征分析法祛除噪声区域，实现皇冠盖内表面的黑点缺陷检测；步骤5：根据步骤3图像分割结果，提取内外环区域图像，采用局部阈值法完成图像分割，利用连通区域面积特征分析法祛除噪声区域，实现皇冠盖内表面的内外环区域气泡检测；步骤6：对采集图像利用固定阈值分割法获得外环区域轮廓边缘，并利用最小二乘法对外环轮廓像素点进行圆拟合，比较外环轮廓区域与拟合区域之差，实现缺胶缺陷检测；步骤7：根据步骤3图像分割结果，提取飞边区域图像，利用固定阈值分割法和面积特征分析法实现飞边粘料缺陷检测；步骤8：根据步骤3图像分割结果，提取裙齿连通区域，统计连通区域个数，并计算各连通区域与瓶盖中心的夹角，利用相邻裙齿的夹角差判断裙齿有无缺陷；步骤9：采集标准瓶盖外表面图像，并对图像进行高斯滤波处理，根据图像边缘特征信息建立离线特征模板；步骤10：设置模板匹配分值，对待测图像经高斯滤波处理后利用特征模板匹配法进行检测定位；步骤11：根据步骤10模板匹配结果，对目标图像进行仿射变换，分别对模板图像和目标图像进行阈值分割和区域比较，并利用连通区域面积特征分析法实现外表面缺陷检测。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于：步骤1中，所述的图像采集系统包括工业面阵相机、低角度环形光源和工控机，所述的工业面阵相机采用传感器触发拍照方式完成图像采集。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于：步骤2和步骤3中，所述的皇冠盖内表面分为中心区域R1、内环区域R2、中环区域R3、外环区域R4、飞边区域R5和裙齿区域R6，所述的中心区域R1定位方法包括如下步骤：首先采用基于最大类方差法对图像进行阈值分割，设图像大小为M×N，灰度值为i的像素数为ni，则不同灰度级的概率为利用灰度阈值k将图像进行二值化得到区域C1和C2，它们的均值分别为u1和u2，概率分别为P1(k)和P2(k)，则：其中0＜k＜255，整幅图像的均值u为：u＝P1(k)u1+P2(k)u2(III)；目标函数为：g(k)＝P1(k)(u1-u)2+P2(k)(u2-u)2(IV)；最大类间方差法选择满足g(k)最大时的k值作为分割阈值；然后提取面积最大的连通区域为中心区域，如式(V)所示：其中R表示区域的面积，即区域中像素个数，gvalue表示灰度值；最后利用最小二乘法对区域边缘像素点进行圆拟合，设P(xi,yi)为轮廓点，LRi为P(xi,yi)到拟合圆的距离，N为图像像素总数，经过公式(VI)推导，得到拟合圆的圆心(a,b)和半径R，根据检测结果得到中心区域R1；根据瓶盖类型预先设置不同区域的物理半径信息，利用像素比参数获取不同区域的像素半径信息，结合中心区域位置信息实现皇冠盖内表面的区域分割。4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于：步骤4中，所述的皇冠盖内表面黑点缺陷检测包括如下步骤：首先利用固定阈值法对图像进行分割，然后对阈值分割后的连通区域进行分析，随后设置合适的面积阈值，实现黑点缺陷的判断。5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的皇冠盖表面缺陷在线检测方法，其特征在于：步骤5中，所述的皇冠盖内表面内环区域R2和外环区域R4气泡缺陷检测包括如下步骤：首先利用局部动态阈值法完成图像分割，其中局部阈值的设置方法如式(VII)、式(VIII)所示：Txy＝amxy+bσxy(VII)；其中a和b分别为均值和方差系数，t为固定值，g(x,y)为输出图像；经过阈值分割...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔明，仲瑶，吴燕，
申请(专利权)人：江苏农林职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32