一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法技術

一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法，包括如下步驟：步驟1、分別利用2個相機完成PE瓶瓶口和瓶身圖像的采集，并對初始圖像進行灰度變換；步驟2、采用中值濾波和拉普拉斯銳化對瓶口和瓶身圖像進行預處理；步驟3、采用canny算子提取瓶身輪廓和瓶口輪廓；步驟4、計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別；步驟5、采用最小二乘法對圖像輪廓離散點進行橢圓擬合，根據擬合完成的橢圓方程，計算橢圓質心坐標，即為PE瓶瓶口像素坐標值。該方法可以在高速運動的傳送帶上，準確快速的識別定位PE瓶，適用于自動化流水線上PE瓶的檢測分揀。本發明專利技術精度較高、可靠性較好、工作效率較高。

An on-line PE bottle recognition and location method based on machine vision

A bottle of PE online identification method based on machine vision, which comprises the following steps: Step 1, using 2 cameras to complete the PE bottle mouth and bottle image acquisition, and gray-scale transformation of the initial image; step 2, the median filtering and Laplasse sharpening pretreatment on the bottle mouth and bottle image steps; 3, Canny operator is used to extract the contour and contour bottle mouth; step 4, calculate the bottle contour pixels, complete bottle target recognition PE contour matching based on perimeter; step 5, using the least squares method of ellipse fitting to contour discrete points, according to the elliptic equation fitting the calculated elliptic centroid coordinates, i.e. PE bottle pixel coordinates. The method can accurately and rapidly identify and locate PE bottles on the conveyor belt with high speed movement, and is suitable for the detection and sorting of PE bottles on an automatic assembly line. The invention has the advantages of high accuracy, good reliability and high work efficiency.

【技術實現步驟摘要】
一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法
本專利技術屬于圖像處理
，特別涉及一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法。
技術介紹
傳統的灌裝瓶質量檢測是通過人工燈光檢驗，員工在流水線上利用肉眼查看。但是這種方式從效率到精度以及人工視覺疲勞各方面都達不到檢測標準，尤其在大批量生產檢測的情況下，往往導致遺漏和誤判的情況，導致部分不合格的瓶裝飲料流入市場，影響企業形象。因此在灌裝完畢后，需要提供一種檢測法保證PE瓶檢測的可靠性和快速性，而基于機器視覺的PE瓶檢測技術克服人工檢測的不足，滿足工業自動化生產中的高速高精度檢測，其中基于機器視覺的在線PE瓶識別定位一個必不可少的過程。
技術實現思路
為了克服已有PE瓶識別定位采用人工方式的精度較低、可靠性較差、工作效率較低的不足，本專利技術提供一種精度較高、可靠性較好、工作效率較高的基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法，包括如下步驟：步驟1、分別利用2個相機完成PE瓶瓶口和瓶身圖像的采集，并對初始圖像進行灰度變換；步驟2、采用中值濾波和拉普拉斯銳化對瓶口和瓶身圖像進行預處理；步驟3、采用canny算子提取瓶身輪廓和瓶口輪廓；步驟4、計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別；步驟5、采用最小二乘法對圖像輪廓離散點進行橢圓擬合，根據擬合完成的橢圓方程，計算橢圓質心坐標，即為PE瓶瓶口像素坐標值。進一步，所述步驟1中，將PE瓶放在傳送帶上，由編碼器記錄傳送帶位移，發送外部觸發信號控制兩個相機拍照，并將采集到的PE瓶的瓶身和瓶口圖像輸出給處理器完成圖像的灰度變化。再進一步，所述步驟3中，利用opencv中cvCanny函數對灰度變換后的PE瓶身和瓶口進行輪廓檢測。更進一步，所述步驟4中，計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別，圖像輪廓周長值表示為像素點的總和，一幅圖像的長和寬分別為M，N，而白色輪廓的像素值P(i，j)為1，其余位置為0，因此輪廓周長即為：以像素點表示的周長存在較小的誤差，假設圖像的周長為C′,模板周長為C，周長的允許誤差為ε，所以當滿足式下面公式認為是PE瓶圖像：所述步驟5中，采用最小二乘法擬合橢圓的方法，將已檢測的PE瓶瓶口輪廓圖像進行橢圓擬合，計算橢圓質心坐標，完成PE瓶的定位。本專利技術的有益效果主要表現在：根據外形輪廓PE瓶特點，分析得到一種快速準確的檢測方法，能對快速移動的PE瓶進行識別定位，且算法魯棒性強；精度較高、可靠性較好、工作效率較高。附圖說明圖1是本專利技術基于機器視覺的PE瓶識別定位方法的流程圖。圖2是PE瓶圖像預處理后的圖像，其中(a)為瓶身圖像，(b)為瓶口圖像。圖3是PE瓶canny算子邊緣檢測后的輪廓圖，其中(a)為瓶身圖像，(b)為瓶口圖像。圖4是PE瓶輪廓進行最小二乘法橢圓擬合后，質心檢測的效果圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1～圖4，一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法，用于準確的對快速移動中的PE瓶進行識別定位，結合圖1，步驟如下：步驟1、分別利用2個相機完成PE瓶瓶口和瓶身圖像的采集，并對初始圖像進行灰度變換，具體方法如下；將PE瓶放在傳送帶上，由編碼器記錄傳送帶位移，發送外部觸發信號控制兩個相機拍照，并將采集到的PE瓶身和瓶口圖像輸出給處理器完成圖像的灰度變化。步驟2、采用中值濾波和拉普拉斯銳化對瓶口和瓶身圖像進行預處理。如圖2(a)和(b)所示，為預處理后的瓶身與瓶口的圖像。步驟3、采用canny算子邊緣檢測方法，提取瓶身輪廓和瓶口輪廓，如圖3(a)和(b)所示，分別為瓶身和瓶口的輪廓圖。步驟4、計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別。圖像輪廓周長值可以表示為像素點的總和，一幅圖像的長和寬分別為M，N，而白色輪廓的像素值P(i，j)為1，其余位置為0，因此輪廓周長即為：A即為目標物體輪廓周長。對不同的4種合格PE瓶周長計算，測試結果如表1所示：表1經上述實驗結果分析，相同型號PE瓶通過圖像處理后，以像素點表示的周長存在較小的誤差，假設圖像的周長為C′,模板周長為C，周長的允許誤差為ε，所以當滿足式下面公式可認為是PE瓶圖像。為了提高識別精度，可改變ε的值來調節匹配的精度。步驟5、采用最小二乘法對圖像輪廓離散點進行橢圓擬合，根據擬合完成的橢圓方程，計算橢圓中心坐標，即為PE瓶口像素坐標值，具體方法如下：5.1.給定Tf、Tmin、Ta、Tb、Tr這5個閾值，并初始化計數器f＝0。Tf表示最大失敗次數，Ta為輪廓兩點間距，Tmin表示邊緣點集中數，Tb表示任意點到可能橢圓邊界的距離的閾值，Tr表示橢圓殘缺率。5.2.當最大失敗次數Tf等于零或者邊緣集中點小于Tmin，停止擬合；否則，從輪廓點集D中隨機選取6個，存入數組P中，D＝D-P。5.3.在保證任意兩點之間的距離大于Ta的情況下，根據這6個點求出橢圓方程參數，并要求滿足4ac-b2≥0,并且點到輪廓邊界的距離小于Tb；否則繼續(2)的步驟。5.4.遍歷D中所有的輪廓點，判斷他們到輪廓邊緣距離是否小于Tb，如果是f＝f+1，計數器f的數值即為輪廓點集合元素個數。5.5.如果f≥LTr，L為可能橢圓的周長，則判斷該橢圓為合適的橢圓輪廓由此可檢測到橢圓輪廓，另根據下列兩公式：Ax2+Bxy+Cy2+Dy+Ey+1＝0得橢圓中心坐標(x0，y0)為，如圖4所示為對兩幅PE瓶圖像進行質心檢測結果坐標分別為(124.6，126.4)，(125.8，127.3):綜上所述，本專利技術根據外形輪廓PE瓶特點，分析得到一種快速準確的檢測方法，并在實際傳送帶檢測平臺進行驗證，能夠對快速移動的PE瓶進行識別定位，且算法魯棒性強。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法，其特征在于：所述識別定位方法包括如下步驟：步驟1、分別利用2個相機完成PE瓶瓶口和瓶身圖像的采集，并對初始圖像進行灰度變換；步驟2、采用中值濾波和拉普拉斯銳化對瓶口和瓶身圖像進行預處理；步驟3、采用canny算子提取瓶身輪廓和瓶口輪廓；步驟4、計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別；步驟5、采用最小二乘法對圖像輪廓離散點進行橢圓擬合，根據擬合完成的橢圓方程，計算橢圓質心坐標，即為PE瓶瓶口像素坐標值。

【技術特征摘要】
1.一種基于機器視覺的在線PE瓶識別定位方法，其特征在于：所述識別定位方法包括如下步驟：步驟1、分別利用2個相機完成PE瓶瓶口和瓶身圖像的采集，并對初始圖像進行灰度變換；步驟2、采用中值濾波和拉普拉斯銳化對瓶口和瓶身圖像進行預處理；步驟3、采用canny算子提取瓶身輪廓和瓶口輪廓；步驟4、計算瓶身輪廓像素點，完成基于輪廓周長匹配的PE瓶目標識別；步驟5、采用最小二乘法對圖像輪廓離散點進行橢圓擬合，根據擬合完成的橢圓方程，計算橢圓質心坐標，即為PE瓶瓶口像素坐標值。2.如權利要求1所述的基于機器視覺的PE瓶識別定位方法，其特征在于：所述步驟1中，將PE瓶放在傳送帶上，由編碼器記錄傳送帶位移，發送外部觸發信號控制兩個相機拍照，并將采集到的PE瓶的瓶身和瓶口圖像輸出給處理器完成圖像的灰度變化。3.如權利要求1或2所述的基于機器視覺的PE瓶識別定位方法，其特征在于：所述步驟3中，利用opencv中cvCan...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳建，王建勇，胡俊康，趙曉，李鑫，陳琨，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33