基于机器视觉的啤酒瓶瓶口检测系统的分析.docx

论文题目:
基于机器视觉的啤酒瓶瓶口检测系统的研究
作者姓名:张田田 入学时间:2006 年9 月专业名称:控制理论与控制工程 研究方向:智能机器人指导教师:戴炬 职 称: 教授
论文提交日期:2009 年5 月
论文答辩日期:2009 年6 月授予学位日期:
THE RESEARCH ON VISION-BASED BEER FINISH INSPECTOR
A Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of
MASTER OF PHILOSOPHY
from
Shandong University of Science and Technology
by
Zhang Tiantian
Supervisor: Professor Dai Ju
College of Information and Electrical Engineering May 2009
声 明
本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文,除了所列参考文献和世所公认的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名: 日 期:
AFFIRMATION
I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute.
Signature: Date:
摘 要
本课题来源于山东万世德检测包装系统技术有限公司的研发项目“高速全自动啤酒瓶智能检测机器人”,该机器人是在线非接触式自动检测机器人,由啤酒瓶传送模块、进瓶检测模块、机器视觉检测模块和剔除器模块四个单元模块构成。机器视觉模块由四套独立的视觉检测系统组成,分别对生产线上的啤酒瓶瓶口、瓶底、进瓶侧壁和出瓶侧壁进行图像采集和图像处理。本论文主要研究了瓶口检测部分的图像采集和图像处理,其中图像处理包括预处理、瓶口定位、检测区域划分和瓶口的缺陷分析及识别。
预处理是图像分析和缺陷识别的基础,本文选用亮度对比度增强算法提高瓶口图像的对比度,采用迭代法查找门限阈值对瓶口进行二值化分割。
瓶口检测的关键是定位,本文基于重心法和最小二乘拟合圆算法提出了瓶口圆心的双定位算法,该算法对瓶口进行了两次定位,且查找密封环的内外侧两个圆心和半径。首先设定平分瓶口圆周的直线型感兴趣区域(ROI),在感兴趣区域内做二值化处理,采用径向扫描法查找出密封环外侧的边缘点,用重心法估算出圆心和半径;根据估算的圆心及半径重新设定精确的直线型感兴趣区域,采用双径向扫描法查找出瓶口密封环内外侧边缘点,应用最小二乘拟合圆算法拟合最佳的内外侧圆,计算出两个圆的圆心及半径。瓶口缺陷分为断口、破损口和脏污三类,根据瓶口密封环的内外侧圆心及半径将瓶
口划分成三个检测区域,分别检测上述三类缺陷。对于断口和破损口检测,本文提出了基于感兴趣直线的置信值累积的计算方法。首
先在待检测区域设定直线型感兴趣区域,在感兴趣内做二值化处理;然后计算每条感兴趣直线上白像素点的个数,根据白像素点的个数对每条感兴趣直线分配相应的置信值和相关检测范围;最后根据置信累积值判定是否有断口或破损。
对于瓶口密封面上是否有脏污的检测,本文参考其它文献资料采用连通域分析的方法进行分析处理。首先是查找出所有连通区域并对其进行标记,然后提取每个连通区域的面积特征值,根据面积特正值的大小判定该连通域是否属于脏污区域。
本文所提出的瓶口自动检测系统方案经过实验,获得了比较理想的效果。关键词:机器视觉,图像预处理,瓶口定位,瓶口缺陷,置信值累加计算,连通域分析
ABSTRACT
This es from the research project “High-speed automatic intelligent inspection robot of beer bottles” in Vanta Inspectors Systems Technology (Shandong) Co., Ltd., which is the non-contact au