CN104361605A - 一种检测瓶坯瓶口外轮廓缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测瓶坯瓶口外轮廓缺陷的方法，包括：开发一个圆定位工具；在进行自动检测之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的图像，并在屏幕上显示该图像；利用鼠标拖动圆定位工具，实现瓶口外轮廓定位；在进行自动检测的时候，采集包含瓶坯瓶口的图像；对输入的一幅原图，确定瓶坯瓶口的外轮廓；判断瓶口是否存在变形或外轮廓存在缺口。本发明利用一个屏幕工具，可以快速准确地检测出瓶坯瓶口变形和瓶口外轮廓存在缺口的缺陷。

Description

一种检测瓶坯瓶口外轮廓缺陷的方法

所属技术领域

本发明属于数字图像处理，涉及一种检测瓶坯瓶口缺陷的方法。

背景技术

瓶坯在生产过程中，由于注塑机注塑不良或瓶坯瓶口受到磕碰、挤压，会造成瓶坯瓶口变形或瓶口的内外轮廓存在缺口。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速准确地检测出瓶坯瓶口外轮廓是否存在缺陷的检测方法。本发明的技术方案如下：

一种检测瓶坯瓶口外轮廓缺陷的方法，包括下列步骤：

(1)开发一个圆定位工具：该工具是一个屏幕显示工具，包括一个圆，在圆周上均匀分布多个矩形，在每个矩形的中心设置有与圆的法线重合的箭头，箭头的方向可以设定，该工具的位置能够在鼠标的拖动下改变，在圆周上设置有一个用于在鼠标的拖动下能够改变相应圆的大小的图标；矩形的个数可以改变，划分的越多，检测精度越高；

(2)在进行自动检测之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的图像，并在屏幕上显示该图像

(3)利用鼠标拖动圆定位工具，使其移动到图像中的瓶坯瓶口外轮廓的位置，改变圆的大小使其与图像中瓶坯瓶口外轮廓的尺寸尽量相同，使得箭头指向圆内，并确定合适的矩形个数，根据所确定的圆定位工具的位置和大小，将圆定位工具的圆心位置、半径大小、箭头个数、箭头长度和箭头方向等5个变量保存到外轮廓定位数组里；

(4)在进行自动检测的时候，在相同的拍摄条件和位置下采集包含瓶坯瓶口的图像；

(5)对输入的一幅原图，预设外轮廓对比度阈值，通过判断瓶口外轮廓和背景的对比度是否达到外轮廓对比度阈值，确定瓶坯瓶口的外轮廓，方法如下：

取出步骤(3)中保存的外轮廓定位数组的5个变量，通过这5个变量计算出圆定位工具中所有箭头所在位置的像素坐标，从箭头始端沿箭头方向进行搜索时，判断当前像素值减去上一个像素的绝对值大于或等于所设定的外轮廓对比度阈值时，记录该像素点的位置，认为该像素点为瓶口外圆轮廓上的点，继续搜索下一个箭头所在位置的外圆轮廓上的点；

(6)将找到的这些瓶口外轮廓点用霍夫变换方法进行拟合，得到瓶口外轮廓的圆心坐标和半径；

(7)求外轮廓点中距离圆心的最大距离和最小距离，得到偏移距离；

(8)若偏移距离大于外轮廓预设的偏离距离的阈值，则判断瓶口变形或外轮廓存在缺口。

本发明利用一个屏幕工具，可以快速准确地检测出瓶坯瓶口变形和瓶口外轮廓是否存在缺口的缺陷。

附图说明

图1原图(瓶口外轮廓有缺口，内轮廓没有缺口)；

图2圆定位工具；

图3圆定位工具定位瓶口外轮廓位置；

图4圆定位工具定位瓶口内轮廓位置；

图5瓶口外轮廓检测结果。

图6瓶口内轮廓检测结果。

图7(a)是将鼠标移动到圆定位工具的圆周附近时光标变成的形状；

图7(b)是鼠标移动到圆定位工具圆周右侧的小正方形图标附近时变成的形状。

具体实施方式

图1是采集到的原图，下面结合附图和实施例对本发明的应用场景进行说明。

(1)开发一个圆定位工具，如图2所示。该工具由一个圆、在圆周上等分的若干箭头组成，该工具的圆的位置和大小可以任意改变；在圆上等分布的箭头的长度和个数也可以改变(长度范围在20-50个像素之间，个数范围在4-360之间)；箭头的方向也可以通过选择来决定是从圆内指向圆外还是从圆外指向圆内。

(2)检测瓶口的内外轮廓的具体实施方式相同，只是检测参数设置不同，下面主要以检测瓶口外轮廓为例进行说明。

(3)将圆定位工具的大小设置成如图3所示的位置和大小，将鼠标移动到圆定位工具的圆周附近，此时，光标变成如图7(a)的形状，按下鼠标左键向左拖动移动圆定位工具的位置到图3所示位置，这时，圆、在圆上的等分布的矩形和箭头的位置也同时改变；将鼠标移动到圆定位工具的圆周右侧的小正方形(这个小正方形的图标为在鼠标的拖曳下可以改变圆半径的图标)附近时，此时，光标变成如图7(b)的形状，按下鼠标左键向左拖动改变圆定位工具的大小(不会改变在圆上的若干矩形和箭头的大小)，如图3所示；

箭头和矩形的大小在瓶口位置不变的情况下，对检测不会造成影响。但是瓶口每次在图像中的位置可能不同(可能有40像素左右的跳动)，这时需要将箭头和矩形的长度设置的大一些，这样可以保证准确地搜索到瓶口外轮廓上的轮廓点。在本实例中，箭头的长度设置为32个像素。在圆上的矩形和箭头的个数越多，检测结果越精确，检测时间也越长，在本实例中，设置为70个。完成设置后，将圆定位工具的圆心位置，半径大小、箭头个数、箭头长度和箭头方向等5个变量保存。

(4)由于瓶坯瓶口是透明的，获得的图像的对比度较低，想要通过二值图将目标和背景很好的分离比较困难，所以直接对原图进行处理，原图如图1所示，通过判断瓶口外轮廓和背景的对比度是否达到某一定值，来确定瓶坯瓶口的外轮廓。

取出步骤(2)中保存的5个变量，通过这5个变量计算出圆定位工具中所有箭头所在位置的像素坐标。如果圆定位工具的箭头方向是从圆外内指向圆内，从箭头始端沿箭头方向进行搜索时，判断当前像素值减去上一个像素值的差值的绝对值大于或等于所设定的外轮廓对比度阈值时，记录该像素点的位置，认为该像素点为瓶口外圆轮廓上的点。继续搜索下一个箭头所在位置的外圆轮廓上的点。

如果圆定位工具的箭头方向是从圆内指向圆外，从箭头始端沿箭头方向进行搜索时，判断当前像素值减去上一个像素值的差值的绝对值大于或等于所设定的外轮廓对比度阈值时，记录该像素点的位置，认为该像素点为瓶口外圆轮廓上的点。继续搜索下一个箭头所在位置的外圆轮廓上的点。

圆定位工具总是先搜索右侧小正方形所在区域的箭头确定的瓶口外圆轮廓点，然后逆时针搜索整个圆周上箭头所在区域的瓶口外圆轮廓点。

在本实例中，将瓶口外轮廓与背景的对比度阈值设置为48，从箭头始端沿箭头方向进行搜索时，当前像素值减去上一个像素值的差值的绝对值大于或等于48时，认为该点是瓶口外轮廓上的点。继续搜索下一点，直到搜索得到瓶口外圆轮廓上的所有轮廓点，如图5中小十字标识的位置。

(5)将这些轮廓点用霍夫变换方法进行拟合，得到瓶口外轮廓的圆心坐标和半径。如图5所示，其中瓶口中心的小正方形标识的位置为圆心坐标位置，半径为174个像素。

(6)求外圆轮廓点中距离圆心的最大距离和最小距离，得到偏移距离。

瓶口出现变形或者存在缺口时，瓶口轮廓上的像素点偏离标准圆所在位置的距离就会越大。而瓶口轮廓点中距离圆心最近和最远的两点中的一点，会是偏移距离最大的位置。通过获得轮廓点中距离圆心的最大距离和最小距离，然后分别求取最大距离和最小距离与标准圆半径的差值(轮廓点偏离标准圆的距离)，即为偏移距离。当瓶口出现变形或者存在缺口时，求取的偏移距离就会较大。

求出每个外圆轮廓点到圆心的距离，通过比较后，得到距离最大值和最小值，即外轮廓点中距离圆心的最大距离和最小距离。所求的最大值和最小值分别与半径进行比较，得到外轮廓点与标准圆的偏移距离，所得偏移距离越小，说明外圆轮廓越接近标准圆。如果偏移距离超过预设的偏移距离阈值(相机分辨率为30万，偏移距离阈值设置为8个像素)，说明瓶口变形或存在缺口。

在本实例中，计算外轮廓点到圆心的最大距离为176.77，最小距离为163.08，如图5中的两条直线所示。通过上述数值可以得到最大距离与半径的差值为2.77，即偏移距离为2.27。最小距离与半径的差值为10.92，即偏移距离为10.92。其中一个偏移距离超过了预设的偏移距离阈值8个像素值，可见该瓶坯的瓶口变形或瓶口外轮廓存在缺口。

(7)按步骤(3)到步骤(6)的顺序，检测瓶口是否存在变形或瓶口内轮廓存在缺口。将圆定位工具的圆心位置，半径大小、箭头个数、箭头长度和箭头方向存储在一个数组里，如图4所示，箭头个数设置为74，箭头长度为32，箭头方向为从圆内指向圆外。

将瓶口外轮廓与背景的对比度阈值设置为13，通过圆定位工具搜索得到的瓶口内轮廓点，如图6中小十字标识的位置所示。通过霍夫变换拟合得到的半径为130个像素，计算内轮廓点到圆心的最大距离为134,37，最小距离为125.10，如图6中的两条直线所示。通过上述数值可以得到最大距离与半径的差值为4.37，即偏移距离为4.37。最小距离与半径的差值为4.90，即偏移距离为4.90。偏移距离阈值设置为8个像素，两个偏移距离都小于8个像素，可见该瓶坯的瓶口内轮廓不存在缺陷。

(8)在本例中，瓶坯的瓶口外轮廓存在缺陷，内轮廓不存在缺陷，综上，认为该瓶坯的瓶口存在缺陷。

Claims (1)

1.一种检测瓶坯瓶口外轮廓缺陷的方法，包括下列步骤：

(1)开发一个圆定位工具：该工具是一个屏幕显示工具，包括一个圆，在圆周上均匀分布多个矩形，在每个矩形的中心设置有与圆的法线重合的箭头，箭头的方向可以设定，该工具的位置能够在鼠标的拖动下改变，在圆周上设置有一个用于在鼠标的拖动下能够改变相应圆的大小的图标；矩形的个数可以改变，划分的越多，检测精度越高。

(2)在进行自动检测之前，先采集一幅包含瓶坯瓶口的图像，并在屏幕上显示该图像

(3)利用鼠标拖动圆定位工具，使其移动到图像中的瓶坯瓶口外轮廓的位置，改变圆的大小使其与图像中瓶坯瓶口外轮廓的尺寸尽量相同，使得箭头指向圆内，并确定合适的矩形个数，根据所确定的圆定位工具的位置和大小，将圆定位工具的圆心位置、半径大小、箭头个数、箭头长度和箭头方向等5个变量保存到外轮廓定位数组里；

(4)在进行自动检测的时候，在相同的拍摄条件和位置下采集包含瓶坯瓶口的图像；

(5)对输入的一幅原图，预设外轮廓对比度阈值，通过判断瓶口外轮廓和背景的对比度是否达到外轮廓对比度阈值，确定瓶坯瓶口的外轮廓，方法如下：

取出步骤(3)中保存的外轮廓定位数组的5个变量，通过这5个变量计算出圆定位工具中所有箭头所在位置的像素坐标，从箭头始端沿箭头方向进行搜索时，判断当前像素值减去上一个像素的绝对值大于或等于所设定的外轮廓对比度阈值时，记录该像素点的位置，认为该像素点为瓶口外圆轮廓上的点，继续搜索下一个箭头所在位置的外圆轮廓上的点；

(6)将找到的这些瓶口外轮廓点用霍夫变换方法进行拟合，得到瓶口外轮廓的圆心坐标和半径；

(7)求外轮廓点中距离圆心的最大距离和最小距离，得到偏移距离；

(8)若偏移距离大于外轮廓预设的偏离距离的阈值，则判断瓶口变形或外轮廓存在缺口。