[发明专利]工业结构化场景中医用胶囊缺陷自动检测的系统

说明书

技术领域

本发明属于视频分析技术领域，具体涉及基于视频的工业化场景下医用胶囊的缺陷检测系统。

背景技术

随着科技进步及劳动力成本的提高，工业界对于自动化智能化的生产工具的需求不断增长，重复枯燥的胶囊缺陷检测工作可以交由智能软件控制的机器来完成，大大降低了企业对于劳动力的需求。同时，设计合理的自动化机械完全能以高精度、长时间地进行结构化场景中的重复工作，相比于人力优势明显，保证标准化产品的质量，减少人为失误造成的损失。

为了达到全自动化且高效率的系统目标，就要求分析和控制系统的实时性。单一传统图像处理方法用于高清图像时的性能往往不高，而图像分析是整个系统的关键部分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在工业结构化场景中准确检测胶囊是否合格，并可实时快速地给出分析结果的系统。

本发明综合多种图像分析技术，将不同方法有机结合，对输入的高清图像进行分析，进行胶囊的缺陷检测。

本发明提供的工业结构化场景中医用胶囊缺陷自动检测系统，包括：

一个安装在胶囊传送滚轴正上方、俯视胶囊的摄像头1，用于拍摄被测胶囊侧面的图像，并将拍摄图像实时传入计算机；

两个分别安装在胶囊传送滚轴两侧、与胶囊垂直中心对齐的摄像头2，用于拍摄被测胶囊两端的图像，并将拍摄图像实时传入计算机；

两个分别安装在胶囊传送滚轴两侧的条形LED直流光源3，为胶囊检测提供较为固定的光照环境；

一台计算机，用于对实时传入的拍摄图像进行视频分析，并实现与硬件环境的同步通信；

一硬件模块，包括光电触发器、PLC逻辑控制器、气枪；光电触发器用于胶囊进入检测范围时的触发信号，PLC逻辑控制器实现从计算机接收信息并同步，气枪用于将不合格胶囊进行排除；

所述计算机上安装有处理软件系统，该处理软件系统包括软件界面启动模块4、样本训练模块5，为胶囊样本进行训练，为用户提供友好的界面，软件界面还提供实时检测数据以及历史统计数据；处理软件系统还包括图像分析模块6、通讯模块7；系统工作时图像分析模块对传入的胶囊图像进行检测，判断起是否合格，并通过通讯模块将检测结果传输给硬件模块8。

本发明中，系统在投入自动运行前要进行标准胶囊的训练，以适应不同种类的胶囊及不同的光线环境。具体来说，先让标准的胶囊通过摄像头，从获取的图像中提取胶囊的轮廓、切口、光照环境等特征性信息并进行保存。训练过程中不需要额外的设备，只需要将标准胶囊放入后，在系统的软件界面中完成。完成上述训练工作后，系统就可以开始运行了。

摄像头获得的视频信息通过千兆网卡传输至计算机，摄像头驱动软件将数据经图像格式转换写入计算机内存中，图像分析模块6对内存中的图像数据进行分析，确定目标胶囊是否合格，分析结果通过通讯模块7传输触发信号至硬件模块8，决定硬件模块8是否剔除目标胶囊。

所述图像分析模块6包括如下子模块：侧面检测模块61、两端检测模块62，其中：

侧面检测模块61，用于位于正上方的摄像头1对于胶囊的侧面进行检测，以确定胶囊侧面是否存在缺陷；

两端检测模块62，用于位于两侧的摄像头2对于胶囊的两端进行检测，以确定胶囊的两端是否存在缺陷。

上述侧面检测模块61，包括：侧面部分前景分割模块611、侧面部分轮廓检测模块612、侧面部分切口检测模块613、侧面部分缺陷点检测模块614；先通过侧面部分前景分割模块611从传入的图像中提取出胶囊的部分，再分别对胶囊侧面的轮廓、切口、缺陷点进行检测。

上述两端检测模块62，包括：两端部分前景分割模块621、两端部分轮廓检测模块622、两端部分缺陷点检测模块623；先通过两端部分前景分割模块621从传入的图像中提取出胶囊的部分，再分别对胶囊两端的轮廓、缺陷点进行检测。

上述侧面部分前景分割模块611，通过对无胶囊的场景进行训练，采用二值化方法提取出有胶囊的部分；

上述侧面部分轮廓检测模块612，通过对胶囊外形轮廓信息提取特征，与标准胶囊的训练结果相比较来确定是否有轮廓缺陷；

上述侧面部分切口检测模块613，通过边缘检测方法获得切口处的平整度信息，与设定的阈值要求进行比较判别；

上述侧面部分缺陷点检测模块614，通过模板匹配方法与标准胶囊样本进行比较以确定是否有缺陷；

上述两端部分前景分割模块621，利用较为固定的反光特征确定胶囊的位置信息，并通过边缘检测确定胶囊的大小信息；