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1、基于数字图像处理的啤酒瓶静态智能检测技术第18卷第4期2005年7月机电产品开发与钏薪Development&Innovationofmachinery&electricalproductsVO1.18.NO.4基于数字图像处理的啤酒瓶静态智能检测技术赵宏伟,张晓清,冯裕钊,杜胜祥(1.后勤工程学院,四川重庆,400041;2.军事医学科学院,北京100085)摘要:提出了一种对再利用啤酒瓶进行质检的智能型方法一图像处理法.文中论证了啤酒瓶质量图像检测的可行性,讨论了实现检测的基本思
2、想,论述了系统实现的基本技术路线,建立了系统构架,并分析了研究中需要关注的主要问题.该系统的研制有助于克服当前人工检测的弊端.关键词:啤酒瓶;图像处理;边缘检测;图像测量中图分类号:TP391.4文献标识码:A文章编号:1002—6673(2005)04—088—030~l--gl篙啤酒瓶质量检测是啤酒生产行业日益重视的重要环【节.国家质量技术监督局要求强行实施强制性国家标准lGB4544—1996,以保证消费者使用瓶装啤酒的安全,减I少伤害事故ill.然而,根据新标准生产的专用啤酒瓶(B.瓶)不仅
3、成本高,而且强制实施2年报废.全国夏季啤l酒最高产量达到800吨,10130多万瓶,年产近三亿瓶.I新标准的实施无疑将给厂家和消费者带来巨大负担:因l此,啤酒瓶的同收重复利用是厂家降低成本的重要举措.-当前,操作人员检查瓶子是否清洗干净,是否有伤I残时,都是通过荧光板照射等人工目测进行.另一方f面,瓶检中,由于数量很大,只能小批量抽验,难以避!免一些劣质啤酒瓶混入啤酒灌装工序.发达国家多采用:一次性薄瓶罐装.由于基本不存在同收和二次使用问I题,事故概率很低,因此较少涉及此方面的研究.1图像测量技术是
4、以近代光学为基础,融光电子学,-计算机视觉原理,图像处理技术等科学技术为一体的现【代测试技术,并在军事,医学,资源分析,测绘等领域I得到广泛应用,取得了巨大成功.随着计算机技术的发【展和电子成像器件的成熟,图像测量日益受到人们重视,应用范围不断扩展.由于算法改进和计算机性能的提高,【使开发基于图像处理的啤酒瓶快速检测技术成为可能.J基于上述分析,开展"啤酒瓶质量智能检测与识别l研究"课题研究,建立一套光学成像,图像采集装置和:——I收稿日期:2004—11-09I基金项目:重庆市科委攻关项目(779
5、1)作者简介:赵宏伟(1968一),男,博士,教授.主要从事电力系统自动化,检测控制等方向研究.在相关领域发表学术1论文60余篇.I88性,降低爆瓶事故发生率,不仅具有理论研究价值,而且有着重大的社会效益和经济效益.1图象处理系统构建检测系统由三个基本模块构成见图1:成像装置,图象处理,控制机构.其中,控制机构主要功能是将识别出的不合格瓶从检测序列中剔除.本研究主要对前两部分重点进行分析论证.图l啤酒瓶质量检测系统基本结构1.1成像装置啤酒瓶作为一种玻璃容器,不仅具有普通玻璃所具有的折射,反射等性质
6、,而且具有一些其它特点.为了避免啤酒因为光照而使品质变差,啤酒瓶都做成深色的,目前常见的啤酒瓶主要有绿色和棕色两种颜色.深颜色不利于发现细微破损点,提高了对光源的要求.该部分主要包括光学成像和图像采集两部分研究内容.前者重点研究光源类型,光源功率,灯具种类,图像采集器CCD位置等因素的影响,后者则负责将图像数字化并将图像传送到计算机中的指定位置.1.2图像处理图像处理包括三个基本环节:图像预处理,图像测量与识别及智能决策.预处理环节主要通过灰度校正,?测试与控制?频域图像增强,空间域图像锐化等技术,
7、过滤噪声,凸现破损点以便于后续处理.然后,采用图像二值化,边缘提取,区域分割以及模板匹配等方法,识别出破损类型及位置.在此基础上,通过图像测量,确定破损程度,进而经过智能决策环节判断是否允许再次使用t2,312主要研究内容2.1图像获取啤酒瓶质量检测中,主要目标为发现破损点,进而确定破损模式及破损程度,从而判别能否继续使用.与普通成像相比,啤酒瓶成像具有以下几方面特点:一是啤酒瓶高度较大,需要较大面积的均匀光源;二是啤酒瓶多采用深色,并且瓶体为复杂的中空结构,不利于光线传播,因此,光源不仅需要有较高
8、的照度,而且需要有良好的光色和平行光性质;三是图像传感器需要有足够高的分辨率,以发现并测量出破损程度.考虑到上述因素,成像装置设计中,需着重考虑光源和灯具的选择,图像传感器选择,确定最佳的图像获取位置,并保证较高的成像速度,为工程应用作好铺垫.2.2阈值建立啤酒瓶作为普通工业化产品,在一定程度上允许缺陷存在.特别是回收瓶,轻微的破损难以完全避免.因此,需要根据实际中对不同模式破损瓶的综合检测,确定相应允许的破损程度.另一方面,考虑到啤酒瓶为主体呈柱体的形状复杂的结构,
