一種準確檢測瓶坯瓶口缺陷的方法
【專利摘要】本發明提供一種檢測瓶坯瓶口外輪廓缺陷的方法，包括：開發一個圓定位工具；在進行自動檢測之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的圖像，并在屏幕上顯示該圖像；利用鼠標拖動圓定位工具，實現瓶口外輪廓定位；利用鼠標拖動圓定位工具，實現瓶口內輪廓定位；在進行自動檢測的時候，采集包含瓶坯瓶口的圖像；對輸入的一幅原圖，確定瓶坯瓶口的外輪廓和內輪廓；判斷瓶口是否存在變形或內外輪廓存在缺口。本發明利用一個屏幕工具，可以快速準確地檢測出瓶坯瓶口變形和瓶口內外輪廓存在缺口的缺陷。
【專利說明】一種準確檢測瓶坯瓶口缺陷的方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明屬于數字圖像處理，涉及一種檢測瓶坯瓶口缺陷的方法。
【背景技術】
[0002]瓶坯在生產過程中，由于注塑機注塑不良或瓶坯瓶口受到磕碰、擠壓，會造成瓶坯瓶口變形或瓶口的內外輪廓存在缺口。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能夠快速準確地檢測出瓶坯瓶口是否存在缺陷的檢測方法。本發明的技術方案如下:
[0004]一種準確檢測瓶坯瓶口缺陷的方法，包括下列步驟:
[0005](I)開發一個圓定位工具:該工具是一個屏幕顯示工具，包括一個圓，在圓周上均勻分布多個矩形，在每個矩形的中心設置有與圓的法線重合的箭頭，箭頭的方向可以設定，該工具的位置能夠在鼠標的拖動下改變，在圓周上設置有一個用于在鼠標的拖動下能夠改變相應圓的大小的圖標；矩形的個數可以改變，劃分的越多，檢測精度越高；
[0006](2)在進行自動檢測之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的圖像，并在屏幕上顯示該圖像
[0007](3)利用鼠標拖動圓定位工具，使其移動到圖像中的瓶坯瓶口外輪廓的位置，改變圓的大小使其與圖像中瓶坯瓶口外輪廓的尺寸盡量相同，使得箭頭指向圓內，并確定合適的矩形個數，根據所確定的圓定位工具的位置和大小，將圓定位工具的圓心位置、半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存到外輪廓定位數組里；
[0008](4)利用鼠標拖動圓定位工具，使其移動到圖像中的瓶坯瓶口內輪廓的位置，改變圓的大小使與圖像中瓶坯瓶口內輪廓的尺寸盡量相同，使得箭頭指向圓外，并確定合適的矩形個數；根據所確定的圓定位工具的位置和大小，將圓定位工具的圓心位置、半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存保存到內輪廓定位數組里；
[0009](5)在進行自動檢測的時候，在相同的拍攝條件和位置下采集包含瓶坯瓶口的圖像；
[0010](6)對輸入的一幅原圖，預設外輪廓對比度閾值，通過判斷瓶口外輪廓和背景的對比度是否達到外輪廓對比度閾值，確定瓶坯瓶口的外輪廓，方法如下:
[0011]取出步驟(3)中保存的外輪廓定位數組的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，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素的絕對值大于或等于所設定的外輪廓對比度閾值時，記錄該像素點的位置，認為該像素點為瓶口外圓輪廓上的點，繼續搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點；
[0012](7)將找到的這些瓶口外輪廓點用霍夫變換方法進行擬合，得到瓶口外輪廓的圓心坐標和半徑；
[0013](8)求外輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，得到偏移距離；
[0014](9)若偏移距離大于外輪廓預設的偏離距離的閾值，則判斷瓶口變形或外輪廓存在缺口。
[0015](10)對輸入的一幅原圖，預設內輪廓對比度閾值，通過判斷瓶口內輪廓和背景的對比度是否達到內輪廓對比度閾值，確定瓶坯瓶口的內輪廓，方法如下:
[0016]取出步驟(4)中保存的內輪廓定位數組的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，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素的絕對值大于或等于所設定的內輪廓對比度閾值時，認為該像素點為瓶口內輪廓上的點，繼續搜索下一個箭頭所在位置的內圓輪廓上的點；
[0017](11)將找到的這些瓶口內輪廓點用霍夫變換方法進行擬合，得到瓶口內輪廓的圓心坐標和半徑；
[0018](12)求內輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，得到偏移距離；
[0019](13)若偏移距離大于內輪廓預設的偏離距離的閾值，則判斷瓶口變形或內輪廓存在缺口。
[0020](14)只有當瓶口內外輪廓都不存在缺陷時，認為瓶口為合格品，否則認為瓶口存在缺陷。
[0021]本發明利用一個屏幕工具，可以快速準確地檢測出瓶坯瓶口變形和瓶口內外輪廓存在缺口的缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1原圖(瓶口外輪廓有缺口，內輪廓沒有缺口)；
[0023]圖2圓定位工具；
[0024]圖3圓定位工具定位瓶口外輪廓位置；
[0025]圖4圓定位工具定位瓶口內輪廓位置；
[0026]圖5瓶口外輪廓檢測結果。
[0027]圖6瓶口內輪廓檢測結果。
[0028]圖7 (a)是將鼠標移動到圓定位工具的圓周附近時光標變成的形狀；
[0029]圖7(b)是鼠標移動到圓定位工具圓周右側的小正方形圖標附近時變成的形狀。
【具體實施方式】
[0030]圖1是采集到的原圖，下面結合附圖和實施例對本發明進行說明。
[0031](I)開發一個圓定位工具，如圖2所示。該工具由一個圓、在圓周上等分的若干箭頭組成，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也可以改變(長度范圍在20-50個像素之間，個數范圍在4-360之間)；箭頭的方向也可以通過選擇來決定是從圓內指向圓外還是從圓外指向圓內。
[0032](2)檢測瓶口的內外輪廓的【具體實施方式】相同，只是檢測參數設置不同，下面主要以檢測瓶口外輪廓為例進行說明。
[0033](3)將圓定位工具的大小設置成如圖3所示的位置和大小，將鼠標移動到圓定位工具的圓周附近，此時，光標變成如圖7(a)的形狀，按下鼠標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；將鼠標移動到圓定位工具的圓周右側的小正方形(這個小正方形的圖標為在鼠標的拖曳下可以改變圓半徑的圖標)附近時，此時，光標變成如圖7(b)的形狀，按下鼠標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；
[0034]箭頭和矩形的大小在瓶口位置不變的情況下，對檢測不會造成影響。但是瓶口每次在圖像中的位置可能不同(可能有40像素左右的跳動)，這時需要將箭頭和矩形的長度設置的大一些，這樣可以保證準確地搜索到瓶口外輪廓上的輪廓點。在本實例中，箭頭的長度設置為32個像素。在圓上的矩形和箭頭的個數越多，檢測結果越精確，檢測時間也越長，在本實例中，設置為70個。完成設置后，將圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存。
[0035](4)由于瓶坯瓶口是透明的，獲得的圖像的對比度較低，想要通過二值圖將目標和背景很好的分離比較困難，所以直接對原圖進行處理，原圖如圖1所示，通過判斷瓶口外輪廓和背景的對比度是否達到某一定值，來確定瓶坯瓶口的外輪廓。
[0036]取出步驟(2)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。如果圓定位工具的箭頭方向是從圓外內指向圓內，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素值的差值的絕對值大于或等于所設定的外輪廓對比度閾值時，記錄該像素點的位置，認為該像素點為瓶口外圓輪廓上的點。繼續搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點。
[0037]如果圓定位工具的箭頭方向是從圓內指向圓外，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素值的差值的絕對值大于或等于所設定的外輪廓對比度閾值時，記錄該像素點的位置，認為該像素點為瓶口外圓輪廓上的點。繼續搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的點。
[0038]圓定位工具總是先搜索右側小正方形所在區域的箭頭確定的瓶口外圓輪廓點，然后逆時針搜索整個圓周上箭頭所在區域的瓶口外圓輪廓點。
[0039]在本實例中，將瓶口外輪廓與背景的對比度閾值設置為48，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，當前像素值減去上一個像素值的差值的絕對值大于或等于48時，認為該點是瓶口外輪廓上的點。繼續搜索下一點，直到搜索得到瓶口外圓輪廓上的所有輪廓點，如圖5中小十字標識的位置。
[0040](5)將這些輪廓點用霍夫變換方法進行擬合，得到瓶口外輪廓的圓心坐標和半徑。如圖5所示，其中瓶口中心的小正方形標識的位置為圓心坐標位置，半徑為174個像素。
[0041](6)求外圓輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，得到偏移距離。
[0042]瓶口出現變形或者存在缺口時，瓶口輪廓上的像素點偏離標準圓所在位置的距離就會越大。而瓶口輪廓點中距離圓心最近和最遠的兩點中的一點，會是偏移距離最大的位置。通過獲得輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，然后分別求取最大距離和最小距離與標準圓半徑的差值(輪廓點偏離標準圓的距離)，即為偏移距離。當瓶口出現變形或者存在缺口時，求取的偏移距離就會較大。
[0043]求出每個外圓輪廓點到圓心的距離，通過比較后，得到距離最大值和最小值，SP夕卜輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離。所求的最大值和最小值分別與半徑進行比較，得到外輪廓點與標準圓的偏移距離，所得偏移距離越小，說明外圓輪廓越接近標準圓。如果偏移距離超過預設的偏移距離閾值(相機分辨率為30萬，偏移距離閾值設置為8個像素)，說明瓶口變形或存在缺口。
[0044]在本實例中，計算外輪廓點到圓心的最大距離為176.77，最小距離為163.08，如圖5中的兩條直線所示。通過上述數值可以得到最大距離與半徑的差值為2.77，即偏移距離為2.27。最小距離與半徑的差值為10.92，即偏移距離為10.92。其中一個偏移距離超過了預設的偏移距離閾值8個像素值，可見該瓶坯的瓶口變形或瓶口外輪廓存在缺口。
[0045](7)按步驟(3)到步驟￠)的順序，檢測瓶口是否存在變形或瓶口內輪廓存在缺口。將圓定位工具的圓心位置，半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向存儲在一個數組里，如圖4所示，箭頭個數設置為74，箭頭長度為32，箭頭方向為從圓內指向圓外。
[0046]將瓶口外輪廓與背景的對比度閾值設置為13，通過圓定位工具搜索得到的瓶口內輪廓點，如圖6中小十字標識的位置所示。通過霍夫變換擬合得到的半徑為130個像素，計算內輪廓點到圓心的最大距離為134，37，最小距離為125.10，如圖6中的兩條直線所示。通過上述數值可以得到最大距離與半徑的差值為4.37，即偏移距離為4.37。最小距離與半徑的差值為4.90，即偏移距離為4.90。偏移距離閾值設置為8個像素，兩個偏移距離都小于8個像素，可見該瓶坯的瓶口內輪廓不存在缺陷。
[0047](8)在本例中，瓶坯的瓶口外輪廓存在缺陷，內輪廓不存在缺陷，綜上，認為該瓶坯的瓶口存在缺陷。
【權利要求】
1.一種準確檢測瓶坯瓶口缺陷的方法，包括下列步驟: (1)開發一個圓定位工具:該工具是一個屏幕顯示工具，包括一個圓，在圓周上均勻分布多個矩形，在每個矩形的中心設置有與圓的法線重合的箭頭，箭頭的方向可以設定，該工具的位置能夠在鼠標的拖動下改變，在圓周上設置有一個用于在鼠標的拖動下能夠改變相應圓的大小的圖標；矩形的個數可以改變，劃分的越多，檢測精度越高。 (2)在進行自動檢測之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的圖像，并在屏幕上顯示該圖像； (3)利用鼠標拖動圓定位工具，使其移動到圖像中的瓶坯瓶口外輪廓的位置，改變圓的大小使其與圖像中瓶坯瓶口外輪廓的尺寸盡量相同，使得箭頭指向圓內，并確定合適的矩形個數，根據所確定的圓定位工具的位置和大小，將圓定位工具的圓心位置、半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存到外輪廓定位數組里； (4)利用鼠標拖動圓定位工具，使其移動到圖像中的瓶坯瓶口內輪廓的位置，改變圓的大小使與圖像中瓶坯瓶口內輪廓的尺寸盡量相同，使得箭頭指向圓外，并確定合適的矩形個數；根據所確定的圓定位工具的位置和大小，將圓定位工具的圓心位置、半徑大小、箭頭個數、箭頭長度和箭頭方向等5個變量保存保存到內輪廓定位數組里； (5)在進行自動檢測的時候，在相同的拍攝條件和位置下采集包含瓶坯瓶口的圖像； (6)對輸入的一幅原圖，預設外輪廓對比度閾值，通過判斷瓶口外輪廓和背景的對比度是否達到外輪廓對比度閾值，確定瓶坯瓶口的外輪廓，方法如下: 取出步驟(3)中保存的外輪廓定位數組的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，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素的絕對值大于或等于所設定的外輪廓對比度閾值時，記錄該像素點的位置，認為該像素點為瓶口外圓輪廓上的點，繼續搜索下一個箭頭所在位置的外圓輪廓上的占.V， (7)將找到的這些瓶口外輪廓點用霍夫變換方法進行擬合，得到瓶口外輪廓的圓心坐標和半徑； (8)求外輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，得到偏移距離； (9)若偏移距離大于外輪廓預設的偏離距離的閾值，則判斷瓶口變形或外輪廓存在缺□O (10)對輸入的一幅原圖，預設內輪廓對比度閾值，通過判斷瓶口內輪廓和背景的對比度是否達到內輪廓對比度閾值，確定瓶坯瓶口的內輪廓，方法如下: 取出步驟(4)中保存的內輪廓定位數組的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，從箭頭始端沿箭頭方向進行搜索時，判斷當前像素值減去上一個像素的絕對值大于或等于所設定的內輪廓對比度閾值時，認為該像素點為瓶口內輪廓上的點，繼續搜索下一個箭頭所在位置的內圓輪廓上的點； (11)將找到的這些瓶口內輪廓點用霍夫變換方法進行擬合，得到瓶口內輪廓的圓心坐標和半徑； (12)求內輪廓點中距離圓心的最大距離和最小距離，得到偏移距離； (13)若偏移距離大于內輪廓預設的偏離距離的閾值，則判斷瓶口變形或內輪廓存在缺□O (14)只有當瓶口內外輪廓都不存在缺陷時，認為瓶口為合格品，否則認為瓶口存在缺
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【文檔編號】G01N21/95GK104502359SQ201410765297
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】南兆龍, 李鳳婷, 余天洪, 任海燕 申請人:天津普達軟件技術有限公司