CN103310271A - 视觉式点包方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种视觉式点包方法，涉及到输送带上包装袋的计量，所要解决的是叠包、连包、堵包、滑包、飞包及输送带速度不稳造成的计量误差。它采用摄像头采集输送带上包装袋运动的视频信号，再采用图像分析方法，跟踪包装袋的运动轨迹来包装袋的运动异常并与红外线传感器等点包方法同时点包，并相互验证，相互修正。视频记录点包过程，并在其中放置叠包、连包、堵包、滑包、飞包等包装袋运动异常的标签并传送至网络，达到视频直播及用户点播的功能，其中用户可以查看某一批的点包过程，并能根据标签快速定位查看，采用本发明能解决叠包、连包、堵包、滑包、飞包而影响点包精度的老大难问题，并能减轻图像分析负担。

Description

视觉式点包方法

技术领域

本发明涉及一种输送带上包装袋的计量技术，具体是一种视觉式点包方法。

背景技术

目前公知的点包方法，是采用红外线收发探头，放置在输送带的一侧或两侧，通过计算包装袋经过探头的个数或包装袋经过探头的时间再计算出经过探头的个数来计量，这种技术在叠包、连包、堵包、滑包、飞包及输送带速度不稳的情况下，容易造成计量误差，也有采用视觉技术来测量输送带上的包装物品，但是，对于袋装形式的包装袋，上述问题还是没有很好解决。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种，通过摄像头采集包装袋运动的视频信号，再用计算机作图像分析，来测量包装袋的运动轨迹来计量，并与红外线传感器等其它辅助计量方法相互验证来进一步提高计量精度，并实时记录包装过程的视频信息，放置包装袋运动异常的搜索标签，供用户搜索回放。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种视觉式点包方法，步骤如下：

1.把摄像头安装在输送带的上方，用于采集包装袋运动的视频信息。

2.在输送带的上方安装光源，提供均匀的光照，保证能采集到质量较好的包装袋视频信息。

3.在摄像头附近安装去灰装置，采用吸灰、自动扫灰、吹灰的方法，防止灰尘对视频采集质量的影响。

4.把输送带运行信号送至计算机，输送带运行时，启动应用程序开始点包。

5.进行图像分析，通过测量包装袋移过摄像头像素的长度或面积或采集包装袋上的标志并通过此标志的轨迹来进行计量，来判断是否有叠包、连包、堵包、滑包、飞包及输送带速度不稳的情况。

6.安装红外线或激光或超声波或测重流量法组成辅助计量进行点包，并与图像分析法相互验证，发现问题，相互修正，无法修正的，计算机输出控制信号使输送带停止运行并生成记录。也可再增加测速传感器配合点包来提高点包精度。

7.采集的视频信息及点包信息加上由叠包、连包、堵包、滑包、飞包等点包异常的标签保存至计算机。

8.把点包视频及点包信息传送至网络，达到视频直播及用户点播的功能，其中用户可以查看某一批的点包过程，并能通过点包异常的标签快速定位查看。

本发明的积极效果是：由于采用图像分析法点包，有效避开了输送带速度不稳造成计量不准的问题，并能有效地判断，叠包、连包、堵包、滑包、飞包问题。又由于有辅助计量，能进行相互验证，自动修正计量的错误，并且能大大减轻图像分析的负担，提高图像分析点包的效率，达到一台计算机同时处理多条输送带上的视频信息，并能大大提高点包精度。而且，万一点包失败，也可通过录制的视频进行人为补救。

具体实施方式

以下通过五个实施例对本发明作进一步的描述，但以下实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法、结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

第一个实施例的视觉式点包方法，步骤如下：

1.把摄像头安装在输送带的上方，用于采集包装袋运动的视频信息。

2.在输送带的上方安装光源，提供均匀的光照，保证能采集到质量较好的包装袋视频信息。

3.在摄像头镜面附近安装一个小型吹风机，防止灰尘对视频采集的影响。

4.把输送带运行信号送至DSP嵌入式单片机或电脑构成的计算机，启动输送带运行时，同时启动应用程序开始点包。

5.图像分析方法如下：

a.利用图像分割方法，抽取出图像的特征制作成模板。可采集包装袋正面、反面、侧面比较明显的标志作为模板，每个面要多采集几个标志，每个标志要多制作几个模板。

b.采用图像匹配技术，在采集到的图像中寻找与模板待征相似度较高的标志，并分析此标志的运动轨迹。

c.当标志移过某个坐标点时，作为一包，再寻找下一个包装袋的标志。

d.当标志从输送带边上移出，判断为飞包。当包装袋应该出现的标志被其它标志遮蔽时或两个相同特征的标志靠得比较近时判断为叠包。当有皮带运行信号，而标志没有移动时，判断为堵包。当一个标志与下一个标志的距离近似于包长时，判断为连包。

e.如果发生堵包时，应立即停止输送带的运行，并通过声音，大屏幕的文字进行报警。

6.安装红外线传感器辅助计量进行点包，并与图像分析法相互验证，发现问题，相互修正。如不一致，根据采集的图像信号质量，来判断是图像分析的点包正确度高还是红外线传感器的点包正确度高，并选择正确值。无法修正的，计算机输出控制信号使输送带停止运行并生成记录。

7.采集的视频信息及点包信息加上由叠包、连包、堵包、滑包、飞包等点包异常的时间标签保存至计算机。

8.把点包视频及点包信息传送至网络，达到视频直播及用户点播的功能，其中用户可以查看某一批的点包过程，并能通过点包异常的时间标签快速定位查看。

第二个实施例的视觉式点包方法，步骤如下：

第1、2、3、4的步骤同第一例。

5.图像分析方法如下：

a.采集视频信号并通过分割法选择检测区域，目的是只检测输送带范围内的数据，提高检测速度。

b.设定分界线的坐标位置，并使分界线垂直于包装袋的运动方向。

c.对检测区域内的像素数据转化为灰度并进行二值化处理使包装袋的颜色为白，输送带的颜色为黑。

d.在设定的分界线，上一行处，检测白色像素的数量是否大于设定值，如果大于设定值，说明检测到包装袋。

e.继续在设定的分界线的上一行处不断检测白色像素的数量是否小于设定值，如果检测到小于设定值，说明这一周期的包装袋刚过分界线。

f.再从分界线中间处，沿着包装袋的运动方向寻找白色像素，如果寻找到白色像素，再在垂直方向上检测白色像素数量是否小于设定值，如果小于设定值继续查找，如果大于设定值，说明找到了包尾并记下此点到分界线的像素值为X1。

g.继续往前查找黑色像素，如果寻找到黑色像素，再在垂直方向上检测黑色像素数量是小于设定值，如果小于设定值继续查找，如果大于设定值，说明找到了包头并记下此点到分界线的像素值为X2。

h.设代表一个包装袋长度的像素值数量为L，本周期测到的包数为(X2-X1)÷L×修正值，其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定，也可有应用程序编程时设定。

第6、7、8的步骤同第一例。

第三个实施例的视觉式点包方法，步骤如下：

第1、2、3、4的步骤同第一例。

5.图像分析方法如下：

首先按第二个实施例的第五个步骤进行图像分析点包。如果包装袋连包时，包装袋的头部和尾部都超出了摄像头的取景范围，就采用第一个实施例中的图像分析方法点包。

6.同时采用红外线传感器的点包方法：

a.把对射式红外线传感器放置于输送带的两侧。

b.当包装袋刚过红外线传感器时开始计时，当包装袋移出红外线传感器时，停止计时，设测得的时间值为X。

c.包装袋包数为X÷(每包标准时长×修正值)，其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定或在应用程序中设定，而且，根据检测到的不同的时间量采用不同的修正值。

d.对比图像分析点包的数量及红外线点包的数量是否一致，如不一致，根据采集的图像信号质量，来判断是图像分析的点包正确度高还是红外线传感器的点包正确度高，并选择正确值。

第7、8的步骤同第一例。

第四个实施例的视觉式点包方法，步骤如下：

第1、2、3、4、5的步骤同第三例。

6.同时采用红外线传感器的点包方法：

a.把对射式红外线传感器放置于输送带的两侧。

b.再安装代表皮带运行速度的测速传感器。如使用输出脉冲信号的测速传感器。

c.当包装袋刚经过红外线传感器时，开始对脉冲计数。当包装袋移出红外线探头时，停止计数，并把计数值设为X。

d.包装袋包数为X÷(每包标准脉冲数×修正值)。其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定或在应用程序中设定，而且，根据脉冲数量的不同采用不同的修正值。

e.对比图像分析点包的数量及红外线点包的数量是否一致，如不一致，根据采集的图像信号质量，来判断是图像分析的点包正确度高还是红外线传感器的点包正确度高，并选择正确值。

f.检测测速传感器输出的两个脉冲之间的时间是否变长，如果变长很可能有卡包、堵包现象，应立即作停机处理。

第7、8的步骤同第一例。

第五个实施例的视觉式点包方法，步骤如下：

第1、2、3、4的步骤同第一例。

5.采用图像分析方法，监视红外线传感器处，包装袋的运动情况是否异常，如正常，采用红外线方法点包，如不正常，采用图像分析法点包。

a.如果发现在红外线传感器处包装袋后面的几个包装袋的间距越来越小，说明在红外线传感器处将要发生堵包，应立即停止输送带的运行，并通过声音，大屏幕的文字进行报警。

b.如果发现在红外线传感器处包装袋有叠包、连包、堵包、滑包、飞包等点包异常，启动图像分析法点包。

第6、7、8的步骤同第三例。

以上几个实施例中的图像分析方法可用HALCON、OPENCV等图像分析软件编程，因为它们有对模板提取，匹配，测距，物体跟踪等模块及函数供调用，其中，OPENCV是免费的。

在实施例一的步骤5中，如果模板匹配失败，可临时提取图像特征，并以此特征来跟踪包装袋的运动轨迹。

在实施例二的步骤5中，在分界线附近检测白色或黑色像素的数量，可分二段或三段进行，二段或三段的像素数量都大于或小于设定值时，来判断有包或无包，这样能提高判断的正确性。

在实施例三的步骤6中，测速传感器可采用市售的传感器，如带线圈的测发传感器，也可用接近开关，霍尔传感器等制成脉冲式传感器。步骤6中所述的设定值可以人工事先设定，或有应用程序自动生成。自动生成的方法是：连续检测一定数量包装袋的脉冲数，如果都差别不大，即作为设定值保存起来并使用。

如果输送带现场灰尘少，包装袋上灰尘也少，采集图像质量能够保证，同时处理的输送带条数不多，可不用红外线传感器等的辅助计量计包，而采用纯图像分析法点包。

以上是基于包装袋说明的，而本发明主要是解决在输送带上几何位置不固定的包装物，解决叠包、连包、堵包、滑包、飞包等问题，所以对盒装包装物同样可以使用。

Claims (10)

1.一种视觉式点包方法，其特征在于，方法的步骤如下：

1)把摄像头安装在输送带的上方，用于采集包装袋运动的视频信息。

2)在输送带的上方安装光源，提供均匀的光照，保证能采集到质量较好的包装袋视频信息。

3)在摄像头附近安装去灰装置，采用吸灰，自动扫灰，吹灰的方法，防止灰尘对视频采集质量的影响。

4)把输送带运行信号送至计算机，输送带运行时，启动应用程序开始点包。

5)进行图像分析，通过测量包装袋移过摄像头像素的长度或面积或采集包装袋上的标志并通过此标志的轨迹来进行计量，来判断是否有叠包，连包，堵包，滑包，飞包及输送带速度不稳的情况。

6)安装红外线或激光或超声波或测重流量法组成辅助计量进行点包，并与图像分析法相互验证，发现问题，相互修正，无法修正的，计算机输出控制信号使输送带停止运行并生成记录。也可再增加测速传感器配合点包来提高点包精度。

7)采集的视频信息及点包信息加上由叠包，连包，堵包，滑包，飞包等点包异常的标签保存至计算机。

8)把点包视频及点包信息传送至网络，达到视频直播及用户点播的功能，其中用户可以查看某一批的点包过程，并能通过点包异常的标签快速定位查看。

2.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤5)图像分析方法如下：

1)利用图像分割方法，抽取出图像的特征制作成模板，可采集包装袋正面，反面，侧面比较明显的标志作为模板，每个面要多采集几个标志，每个标志要多制作几个模板。

2)采用图像匹配技术，在采集到的图像中寻找与模板待征相似度较高的标志，并分析此标志的运动轨迹。

3)当标志移过某个坐标点时，作为一包，再寻找下一个包装袋的标志。

4)当标志从输送带边上移出，判断为飞包，当包装袋应该出现的标志被其它标志遮蔽时或两个相同特征的标志靠得比较近时判断为叠包，当有皮带运行信号，而标志没有移动时，判断为堵包，当一个标志与下一个标志的距离近似于包长时，判断为连包。

5)如果发生堵包时，应立即停止输送带的运行，并通过声音，大屏幕的文字进行报警。

3.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤5)图像分析方法如下：

1)采集视频信号并通过分割法选择检测区域，目的是只检测输送带范围内的数据。

2)设定分界线的坐标位置，并使分界线垂直于包装袋的运动方向。

3)对检测区域内的像素数据转化为灰度并进行二值化处理使包装袋的颜色为白色，输送带的颜色为黑色。

4)在设定的分界线的上一行处，检测白色像素的数量是否大于设定值，如果大于设定值，说明检测到包装袋。

5)继续在设定的分界线的上一行处，不断检测白色像素的数量是否小于设定值，如果检测到小于设定值，说明这一周期的包装袋刚过分界线。

6)再从分界线中间处，沿着包装袋的运动方向寻找白色像素，如果寻找到白色像素，再在垂直方向上检测白色像素数量是否小于设定值，如果小于设定值继续查找，如果大于设定值，说明找到了包尾并记下此点到分界线的像素值为X1。

7)继续往前查找黑色像素，如果寻找到黑色像素，再在垂直方向上检测黑色像素数量是小于设定值，如果小于设定值继续查找，如果大于设定值，说明找到了包头并记下此点到分界线的像素值为X2。

8)设代表一个包装袋长度的像素值数量为L，本周期测到的包数为(X2-X1)÷L×修正值，其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定，也可有应用程序编程时设定。

第6、7、8的步骤同第一例。

4.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤6)采用红外线传感器的点包方法如下：

1)把对射式红外线传感器放置于输送带的两侧。

2)当包装袋刚过红外线传感器时开始计时，当包装袋移出红外线传感器时，停止计时，设测得的时间值为X。

3)包装袋包数为X÷(每包标准时长×修正值)，其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定或在应用程序中设定，而且，根据检测到的不同的时间量采用不同的修正值。

4)对比图像分析点包的数量及红外线点包的数量是否一致，如不一致，根据采集的图像信号质量，来判断是图像分析的点包正确度高还是红外线传感器的点包正确度高，并选择正确值。

5.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤6)采用红外线传感器的点包方法如下：

1)把对射式红外线传感器放置于输送带的两侧。

2)再安装代表皮带运行速度的测速传感器，如使用输出脉冲信号的测速传感器。

3)当包装袋刚经过红外线传感器时，开始对脉冲计数，当包装袋移出红外线探头时，停止计数，并把计数值设为X。

4)包装袋包数为X÷(每包标准脉冲数×修正值)。其中修正值刚开始使用时先给一个初始值如0.9，然后根据不同的连包数量在应用程序中人工设定或在应用程序中设定，而且，根据脉冲数量的不同采用不同的修正值。

5)对比图像分析点包的数量及红外线点包的数量是否一致，如不一致，根据采集的图像信号质量，来判断是图像分析的点包正确度高还是红外线传感器的点包正确度高，并选择正确值。

6)检测测速传感器输出的两个脉冲之间的时间是否变长，如果变长很可能有卡包，堵包现象，应立即作停机处理。

6.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤5)图像分析方法及步骤6)采用红外线传感器的点包方法如下：

1)采用图像分析方法，监视红外线传感器处，包装袋的运动情况是否异常，如正常，采用红外线方法点包，如不正常，采用图像分析法点包。

2)如果发现在红外线传感器处包装袋后面的几个包装袋的间距越来越小，说明在红外线传感器处将要发生堵包，应立即停止输送带的运行，并通过声音，大屏幕的文字进行报警。

3)如果发现在红外线传感器处包装袋有叠包，连包，堵包，滑包，飞包等点包异常，启动图像分析法点包。

7.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤5)图像分析方法：可临时提取图像特征，并以此特征来跟踪包装袋的运动轨迹。

8.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤5)图像分析方法：在分界线附近检测白色或黑包像素的数量，可分二段或三段进行，二段或三段的像素数量都大于或小于设定值时，来判断有包或无包。

9.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，所述的步骤6)采用红外线传感器的点包方法如下：如果输送带现场灰尘少，包装袋上灰尘也少，采集图像质量能够保证，同时处理的输送带条数不多，可不用红外线传感器等的辅助计量计包，而采用纯图像分析法点包。

10.根据权利要求1所述的视觉式点包方法，其特征是，对盒装包装物同样可以使用。