一种透明液体杂质检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种透明液体杂质检测系统，包括操作面板、上位计算机，顺次连接的DSP处理器、若干个CCD相机、光电开关，以及并联连接的编码器、剔除器、剔除确认开关，以及PLC站，该检测系统的检测方法，步骤如下：利用多台CCD相机采集待检品序列图像并存储；通过图像预处理进行图像背景抑制；对背景抑制后的图像进行处理，实现目标检测与跟踪；对目标进行特征提取，根据其特征进行杂质识别，判断是否为杂质。本发明专利技术最大限度地提高图像序列的获取和处理速度；采用的杂质识别算法在对可见物目标进行良好的分割、跟踪及识别的前提下，能有效提高其识别速度，从而达到完全取代人工检测、提高检测质量和速度、节约生产成本、提高产品质量及生产效益的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测系统，具体涉及一种能够在医药、酒、饮料等行业的高速生产 线上检验透明液体中是否存在杂质的透明液体杂质检测系统及其检测方法。
技术介绍
透明液体中杂质的自动检测是产品质量检测中一项非常重要的检测项目之一，其 在医药、食品饮料及化工等生产领域具有广阔的应用前景。目前国内大多依靠人工实现可 见异物的检测，人工灯检方式具有劳动强度大，效率低，检测结果主观性强，检测人员易疲 劳，漏检率波动性大以及易受检测人员生理因素影响等缺点，已经不能满足自动化生产线 的高速度和高精度要求。基于机器视觉的检测方式采用了人工灯检的原理，用摄像机代替 人的眼睛，用计算机代替人脑分析可见异物的性质。这种方式安全可靠，对人体没有伤害， 且适合在线检测，因此基于机器视觉的检测方法将会逐渐取代人工灯检方式。在透明液体杂质自动检测中，需要解决的问题是如何有效提高检测速度以及在保 证高检测速度的前提小如何提高检测的准确率。具体来说可分为以下几个问题(1)图像 的快速获取和处理问题。液体杂质识别需要杂质的动态信息，因此需要采集和处理其图像 序列，这对系统在图像获取和处理方面提出了较高的要求；(2)图像背景抑制问题。对于微 小异物的检测，图像噪声干扰的去除是必须要考虑的问题之一。为了能够突显目标物，需 要根据杂质目标物和背景噪声的特点有针对性地选择相应的背景抑制算法，为后续检测识 别奠定基础。(3)杂质快速有效识别问题。微小异物目标检测需要采用高分辨率的视觉系 统，这无疑会增大处理的数据量，同时在杂质识别过程中，需要对多帧低信噪比序列图像进 行识别处理，这也会导致算法复杂，运算量增大。因此必须寻找一种合适的算法实现杂质快 速识别。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种透明液体杂质检测系统及 其检测方法。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种透明液体杂质检测系统，包括操作面板，用于现场检测信息读取、参数设定和 控制；上位计算机，置于监控室中，用于远程监控；还包括顺次连接的DSP处理器，并行结构，用于提高图像处理速度，并通过设定的算法实现信息提 取；若干个CXD相机，顺序安装在生产线上，并分别连接至DSP处理器，且与LED光源 相配合，用于获取待检品图像；光电开关，用于检测待检品位置，并触发LED光源和CXD相机以获取待检品图像； 以及并联连接的编码器，用于待检品的位置跟踪；剔除器，用于把不合格品从生产线上剔除；剔除确认开关，用于检测不合格品是否被正确剔除；以及PLC站，用于处理来自DSP处理器、光电开关、编码器和剔除确认开关的信号，并根据设定的判别算法形成决策，将动作指令传达给剔除器，同时和上位计算机进行数据通讯。一种透明液体杂质检测系统的检测方法，步骤如下Stepl :利用多台CCD相机采集待检品序列图像并存储；St印2 :通过图像预处理进行图像背景抑制；Step3 :对背景抑制后的图像进行处理，实现目标检测与跟踪；Step4:对目标进行特征提取，根据其特征进行杂质识别，判断是否为杂质。在所述的Stepl中，所述待检品序列图像是用顺序安装在生产线上的多台C⑶相机依次提取的同一个待检品的透明瓶身图像。在所述的Step2中，首先建立含噪声图像的加性模型，根据设定隶属判决准则，将其进行聚类，然后进行图像背景抑制，主要包括以下步骤2a)赋值；2b)更新增益矢量；2c)更新滤波器权值；2d)更新逆矩阵。在所述的Step3中，所述目标检测与跟踪的具体步骤如下3a)在图像序列的第一帧图像中，按照区域面积大小用标签标识图像中的各个轮廓区域；3b)在随后的序列图像中采用抢占式的方法进行轮廓区域关联，实现多目标的数据关联和跟踪。在所述的Step4中，所述杂质识别的具体步骤如下4a)按照指定规则对预选的多目标进行排序，实现杂质的预检测，从而识别较大杂质；4b)对于和气泡相似度较大的杂质，以灰度，面积，速度和加速度作为分类特征，采用改进的模糊最小二乘支持向量机识别。本专利技术的有益效果是，本专利技术对得到的液体图像进行模糊聚类，将聚类结果和改进的最小二乘滤波相结合进行含杂图像的背景抑制，通过分级识别方式提高识别速度和效果，即采用基于时空关联的目标检测与跟踪方法，实现过大杂质和正常微小颗粒的识别后，通过利用模糊最小二乘支持向量机实现杂质和气泡的有效区分。本专利技术有效降低生产成本，提闻杂质识别率和识别速度，从而提闻广品质量和生广速度，避免含有杂质的广品流入市场，影响企业形象。本专利技术能最大限度地提高图像序列的获取和处理速度；采用的杂质识别算法在对可见物目标进行良好的分割、跟踪及识别的前提下，能有效提高其识别速度，从而达到完全取代人工检测、提高检测质量和速度、节约生产成本、提高产品质量及生产效益的目的。附图说明图1为本专利技术的透明液体杂质检测系统结构示意图2为本专利技术的检测方法流程其中，1.操作面板，2.上位计算机，3. DSP处理器，4. CXD相机，5.光电开关，6. LED 光源，7. PLC站，8.编码器，9.剔除器，10.剔除确认开关。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定。图1是本专利技术的透明液体杂质检测系统的结构示意图，该检测系统包括操作面板 1，用于现场检测信息读取、参数设定和控制；上位计算机2，置于监控室中，用于远程监控； 还包括顺次连接的DSP处理器3，并行结构，用于提高图像处理速度，并通过设定的算法实现信息提取；若干个CXD相机4，顺序安装在生产线上，并分别连接至DSP处理器3，且与LED 光源6相配合，用于获取待检品图像；光电开关5，用于检测待检品位置，并触发LED光源6 和CCD相机4以获取待检品图像；以及并联连接的编码器8，用于待检品的位置跟踪；剔除器9，用于把不合格品从生产线上剔除；剔除确认开关10，用于检测不合格品是否被正确剔除；以及PLC站7，用于处理来自DSP处理器3、光电开关5、编码器8和剔除确认开关10的信号，并根据设定的判别算法形成决策，将动作指令传达给剔除器9，同时和上位计算机2 进行数据通讯。图2为本专利技术的检测方法的流程图，步骤如下Stepl :利用多台CCD相机采集待检品序列图像并存储用顺序安装在生产线上的多台CCD相机依次提取同一个待检品的透明瓶身图像。图像采集过程如下当光电开关检测到待检品到达图像采集位置时，则触发光源和相机实现对被检品的图像采集，所采集图像读入DSP处理器后首先计算图像的直方图，根据图像直方图对图像质量进行预判，如果图像质量符合要求，则存储图像并进行后续处理，通过设定的算法实现信息提取；如果图像质量不符合要求，则舍弃图像，当前位置累加值加1，如果在某一设定时间段内某一位置的累加值达到设定值，则说明这一位置的图像采集系统有问题，则停机报警。St印2 :通过图像预处理进行图像背景抑制首先建立含噪声图像的加性模型，根据设定隶属判决准则，将其进行聚类，然后进行图像背景抑制。图像背景抑制的过程如下已知图像点源目标模型为权利要求1.一种透明液体杂质检测系统，包括操作面板，用于现场检测信息读取、参数设定和控制；上位计算机，置于监控室中，用于远程监控；其特征是，还包括顺次连接的DSP处理器，并行结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明液体杂质检测系统，包括操作面板，用于现场检测信息读取、参数设定和控制；上位计算机，置于监控室中，用于远程监控；其特征是，还包括顺次连接的DSP处理器，并行结构，用于提高图像处理速度，并通过设定的算法实现信息提取；若干个CCD相机，顺序安装在生产线上，并分别连接至DSP处理器，且与LED光源相配合，用于获取待检品图像；光电开关，用于检测待检品位置，并触发LED光源和CCD相机以获取待检品图像；以及并联连接的编码器，用于待检品的位置跟踪；剔除器，用于把不合格品从生产线上剔除；剔除确认开关，用于检测不合格品是否被正确剔除；以及PLC站，用于处理来自DSP处理器、光电开关、编码器和剔除确认开关的信号，并根据设定的判别算法形成决策，将动作指令传达给剔除器，同时和上位计算机进行数据通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彬，马思乐，侯艳莉，王平，吕玉凤，刘春明，张华龙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：