[发明专利]一种基于机器视觉的香烟滤棒在线计数和质量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的香烟滤棒在线计数和质量检测方法。

背景技术

香烟滤棒是一种用于阻止香烟燃烧过程中产生的煤焦油、尼古丁等有害成分进入人体的过滤层，其可有效降低吸烟产生的要害成分进入人体。目前，香烟滤棒的需求量非常巨大，各烟草集团都设有子专门的公司生产，并直接供给香烟制造公司使用。香烟滤棒交付时常用单箱装量为4000支的纸箱包装，但是，由于滤棒比较柔软，受挤压易发生形变，导致装载时，装量超过正常量，多大4200支。

在香烟过滤嘴装箱过程中常见的三种情况如图1所示，图1(a)为标准装箱生成的标准圆形图像，图1(b)为过量装箱生成的椭圆形图像，图1(c)为欠装箱伸长的孔洞、倾倒图像；其中，图1(b)和图1(c)对应的香烟滤棒装量超标或过少给制造企业和使用企业都带来了诸多不良的影响：(1)增加成本，超过装量的部分无盈利，白白亏损；(2)滤棒质量得不到保证，多装载的滤棒被挤进箱体内，滤棒间产生挤压，导致变形，影响香烟质量；(3)装量过少不达标，甚至直接无法用于生产，造成整批报废。因此，香烟滤棒生产企业多采用人工点数的方法进行质量控制，但人工需求多、点数速度慢、准确度不高、已产生疲劳昏厥感，无法实现在线实时清点。

发明内容

本发明提出了一种基于机器视觉的过滤嘴滤棒在线计数和质量检测方法，其解决的主要问题在于(1)箱体宽度比较大，采用单一线扫描相机易产生图像模糊和畸变，影响过滤棒的特征提取；(2)过滤棒与过滤棒之间紧密接触，图像中联在一起，造成过滤棒计数误差；(3)滤棒受挤压变形，形状多样，匹配识别难度大的问题。

一种基于机器视觉的香烟滤棒在线计数和质量检测方法，包括以下步骤：

步骤1：利用线扫描相机采集香烟滤棒的装箱图像；

步骤2：从装箱图像中提取香烟滤棒成像区域，去除包装箱成像区域；

步骤3：对香烟滤棒成像区域进行形态学开操作，获得多个滤棒连通域；

步骤4：采用标准滤棒模板依次对步骤3获得的多个滤棒连通域进行模板匹配，统计匹配度大于设定匹配值S1的连通域个数N1′，并将N1′作为香烟滤棒第一次匹配成功的数量，记录匹配度数组S[N1′]；

其中，匹配度大于设定匹配值S1的连通域为成功匹配的滤棒连通域，利用每根香烟滤棒的匹配成功率数组，观测匹配情况；

步骤5：将步骤4中已经成功匹配的滤棒连通域从步骤3获得的多个滤棒连通域中去除，获得未成功匹配的滤棒连通域，对所有未成功匹配的滤棒连通域进行形态学开操作后，搜索连通域，获得N_blobs个剩余连通域；

步骤6：计算出每个剩余连通域的面积

其中，为搜寻到的第i个剩余连通域的面积；

步骤7：根据步骤6搜寻到的每个剩余连通域的面积大小，按照下面公式计算未成功匹配的滤棒连通域中包含过滤棒的数目N2，

其中，S_one为单个非标准香烟滤棒成像面积设定值，δ_i为第i个剩余连通域包含过滤棒的个数；

步骤8：计算当前装箱图像中包含所有过滤棒的总数N＝N1′+N2；

步骤9：将香烟滤棒第一次匹配成功的数量N1′与总数N求商，计算滤棒的装箱质量系数

以质量系数的大小判定香烟滤棒的装箱质量，质量系数越大，则装箱质量越高。

对步骤1获得的装箱图像进行完整性判断，若装箱图像不完整，则重新获得下一幅装箱图像，否则进入步骤2：

所述装箱图像完整性判断过程如下：

步骤1)：装箱图像二值化；

利用二值化第一设定阈值T1，从装箱图像中分离出包装箱体部分，得到的二值图像Image1为：

其中，G(x,y)为装箱图像中坐标为(x,y)像素点的灰度值；

2)采用连通域搜寻方法，搜寻二值图像中所有的连通域，并计算每个连通域的面积，选出连通域面积最大的连通域Region0；

3)删除连通域Region0中的孔洞，即将连通域Region0中灰度值为0的所有像素的灰度值改为255，获得孔洞填充连通域Region0’；

保证了连通域Region0中单行或单列像素连续，无间断；

4)获得孔洞填充连通域Region0’的行宽和列宽；