CN104749190B - 一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法 - Google Patents

一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法，涉及禽蛋加工分级技术领域。本装置是：在传送带（1）的上方设置有暗箱（2），在暗箱（2）的顶部正中，设置有工业相机（3）；在传送带（1）的下方设置有光源（6），光源（6）通过传送带（1）的空隙透射放置在传送带（1）的上的禽蛋（8）；光电开关（7）设置于暗箱（2）的内侧；光电开关（7）通过数据线与单片机（5）相连；单片机（5）和工业相机（3）分别通过数据线与计算机4相连。本发明利用机器视觉对禽蛋表面裂纹进行检测，对应用环境具有不挑剔性；通过单个工业相机对禽蛋进行多翻转角度拍照，检测范围全，设备成本低；能实现高效率、高智能的无损检测，具有良好的应用推广前景。

Description

一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法
技术领域
本发明涉及禽蛋加工分级技术领域，尤其涉及一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法。
背景技术
禽蛋具有非常高的营养价值，富含蛋白质、脂肪、多种维生素和微量元素，是人们日常生活中重要的食品之一。由于蛋壳薄，在运输过程中易碎，一旦出现裂纹，细菌很容易侵入蛋中，引起禽蛋内部的腐败变质，这种禽蛋不能进入生产加工及食用，需要及时剔除。
目前，已有学者针对禽蛋表面裂纹的检测进行了研究。屠康（一种禽蛋表面品质检测的方法和装置，CN200510134902.5）利用弹性敲击棒冲击蛋壳表面产生的声音信号和3个CCD摄像头采集的禽蛋表面的图像信息，判断禽蛋的表面的裂纹；赵杰文（基于声学特性的禽蛋裂纹快速在线无损检测装置及方法，CN200810234560.8）、王俊（一种禽蛋细小裂纹的敲击响应检测装置及方法，CN200810162640.7）和应义斌（一种基于连续振动发声的禽蛋裂纹声学检测装置，CN201320162562.7）都是通过正常禽蛋与裂纹禽蛋在声学特性的差异来进行裂纹的判断。
经检索，现有的检测技术是：
1、主要利用禽蛋的声学特性进行判断，判断结果易受噪声的干扰，对应用环境要求高；
2、采用多摄像头多角度采集禽蛋图像，设备成本高，安装精度要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的局限，提供一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置及其方法
本发明的目的是这样实现的：
首先，将禽蛋放置在传送带上，当禽蛋随着传送带运动至暗箱里时，工业相机拍照；然后，计算机对图像进行一系列的图像处理，提取裂纹特征；最后，根据模型判别禽蛋表面是否有裂纹。
在本发明中主要完成以下几项工作：
1、采集禽蛋的图像；
2、对采集到的图像进行图像处理，提取裂纹特征；
3、判别禽蛋表面是否有裂纹。
具体地说：
一、一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测装置（简称装置）
本装置由传送带、暗箱、工业相机、计算机、单片机、光源和光电开关组成；
在传送带的上方设置有暗箱，在暗箱的顶部正中，设置有工业相机；在传送带的下方设置有光源，光源通过传送带的空隙透射放置在传送带的上的禽蛋8；光电开关设置于暗箱的内侧；
光电开关通过数据线与单片机相连；单片机和工业相机分别通过数据线与计算机相连。
二、一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测方法（简称方法）
本方法包括下列步骤：
①禽蛋图像的采集
将禽蛋放置在运动的传送带上，当禽蛋随传送带进入暗箱，经过安置在暗箱内侧壁的光电开关时，将触发工业相机拍照一次；每枚禽蛋从进入暗箱到移出暗箱将以不同翻转角度被拍照三次；
②单枚禽蛋图像的裁剪
一张图像中通常含有多枚禽蛋的图像，需要通过固定窗口裁剪出单枚禽蛋的图像，便于后续的图像处理；每枚禽蛋都有三张图像；
③单枚禽蛋图像的预处理
A、将图像灰度化并去除因装置间隙产生的漏光；
B、中值滤波，减小禽蛋表面光照不均带来的影响；
C、调整灰度值，增加图像的对比度；
D、利用高频强调滤波对图像进行锐化处理；
E、高斯滤波，进一步减小噪声；
④裂纹特征的提取
A、利用纹理分析计算图像的局部最大差值；
B、取反、去除小面积以及形态学的腐蚀膨胀进一步处理图像；
C、细化图像并对毛刺进行修剪；
D、去除禽蛋外部轮廓引入的边缘；
E、利用像素点的数量来表征禽蛋表面裂纹的大小；
⑤判断禽蛋表面是否有裂纹
当每枚禽蛋的三张图像的裂纹特征像素点数和为0时，则该禽蛋表面没有裂纹；否则，该禽蛋表面有裂纹。
本发明具有以下优点和积极效果：
①利用机器视觉进行检测，对应用环境具有不挑剔性，具有良好的应用推广前景；
②利用单个工业相机对禽蛋进行多翻转角度拍照，检测范围全，设备成本低；
③高效率、高智能、能够实现无损检测。
附图说明
图1是本装置的结构示意图；
图2是图像处理软件的工作流程图。
图中：
1—传送带；
2—暗箱；
3—工业相机；
4—计算机；
5—单片机；
6—光源；
7—光电开关；
8—禽蛋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、装置
1、总体
如图1，本装置由传送带1、暗箱2、工业相机3、计算机4、单片机5、光源6和光电开关7组成；
其位置和连接关系是：
在传送带1的上方设置有暗箱2，在暗箱2的顶部正中，设置有工业相机3；在传送带1的下方设置有光源6，光源6通过传送带1的空隙透射放置在传送带1的上的禽蛋8；光电开关7设置于暗箱2的内侧；
光电开关7通过数据线与单片机5相连；单片机5和工业相机3分别通过数据线与计算机4相连。
2、功能部件
1）传送带1
传送带1是一种通用外购件，如选用ZYF-J3分选机；其功能是传送并翻转禽蛋8。
2）暗箱2
暗箱2是一种方形箱。
3）工业相机3
工业相机3是一种通用外购件，如选用POINT GREY FL2G-50S5M-C工业相机；其功能是采集禽蛋的图像。
4）计算机4
计算机4是一种通用外购件，如选用CPU Intel Core i5-3210M 2.50GHz/内存4G，Windows 8.1系统。
计算机4内置有图像处理软件（后面说明）。
5）单片机5
单片机5是一种通用外购件，如选用STC89C52；其功能是控制工业相机3采集图像。
6）光源6
光源6是一种通用外购件，如选用LED黄色冷光源；其功能是透射禽蛋8。
7）光电开关7
光电开关7是一种通用外购件，如选用F&C CR-10P光电开关；其功能是当禽蛋8通过时，传递信号给单片机5。
3、工作机理
将光源6打开，当有禽蛋8放置在运动的传送带1上时，禽蛋8随传送带1进入暗箱2；当禽蛋8经过安置在暗箱2内侧壁的光电开关7时，光电开关7被触发一次；光电开关7将传递信号给单片机5，通过计算机4控制工业相机3拍照一次。每枚禽蛋8从进入暗箱2到移出暗箱2，光电开关7被触发三次，故每枚禽蛋8将以不同翻转角度被工业相机3拍照三次；
二、方法
如图2，所述的图像处理软件的工作流程：
a、读取图像-201；
b、裁剪出单枚禽蛋图像-202；
c、将图像灰度化并去除因装置间隙产生的漏光-203；
d、中值滤波-204；
e、调整灰度值、增加对比度-205；
f、高频强调滤波锐化-206；
g、高斯滤波-207；
h、利用纹理分析计算图像的局部最大差值-208；
i、取反、去除小面积、腐蚀膨胀-209；
j、细化图像并对毛刺进行修剪-210；
k、去除禽蛋外部轮廓引入的边缘-211；
l、计算像素点的数量-212；
m、判断每枚禽蛋的三张图像的裂纹特征像素点数和是否为0-213，是则判断为禽蛋表面没有裂纹-214，程序结束；否则，判断为禽蛋表面有裂纹-215，程序结束；
n、结束-216。

Claims (1)

1.一种禽蛋表面裂纹的在线视觉检测方法，
检测装置由传送带(1)、暗箱(2)、工业相机(3)、计算机(4)、单片机(5)、光源(6)和光电开关(7)组成；
在传送带(1)的上方设置有暗箱(2)，在暗箱(2)的顶部正中，设置有工业相机(3)；在传送带(1)的下方设置有光源(6)，光源(6)通过传送带(1)的空隙透射放置在传送带(1)的上的禽蛋(8)；光电开关(7)设置于暗箱(2)的内侧；
光电开关(7)通过数据线与单片机(5)相连；单片机(5)和工业相机(3)分别通过数据线与计算机(4)相连；
其特征在于检测方法包括下列步骤：
①禽蛋图像的采集
将禽蛋放置在运动的传送带上，当禽蛋随传送带进入暗箱，经过安置在暗箱内侧壁的光电开关时，将触发工业相机拍照一次；每枚禽蛋从进入暗箱到移出暗箱将以不同翻转角度被拍照三次；
②单枚禽蛋图像的裁剪
一张图像中通常含有多枚禽蛋的图像，需要通过固定窗口裁剪出单枚禽蛋的图像，便于后续的图像处理；每枚禽蛋都有三张图像；
③单枚禽蛋图像的预处理
A、将图像灰度化并去除因装置间隙产生的漏光；
B、中值滤波，减小禽蛋表面光照不均带来的影响；
C、调整灰度值，增加图像的对比度；
D、利用高频强调滤波对图像进行锐化处理；
E、高斯滤波，进一步减小噪声；
④裂纹特征的提取
ⅰ、利用纹理分析计算图像的局部最大差值；
ⅱ、取反、去除小面积以及形态学的腐蚀膨胀进一步处理图像；
ⅲ、细化图像并对毛刺进行修剪；
ⅳ、去除禽蛋外部轮廓引入的边缘；
ⅴ、利用像素点的数量来表征禽蛋表面裂纹的大小；
⑤判断禽蛋表面是否有裂纹
当每枚禽蛋的三张图像的裂纹特征像素点数和为0时，则该禽蛋表面没有裂纹；否则，该禽蛋表面有裂纹；
所述的计算机(4)内置有图像处理软件，其工作流程是：
a、读取图像(201)；
b、裁剪出单枚禽蛋图像(202)；
c、将图像灰度化并去除因装置间隙产生的漏光(203)；
d、中值滤波(204)；
e、调整灰度值、增加对比度(205)；
f、高频强调滤波锐化(206)；
g、高斯滤波(207)；
h、利用纹理分析计算图像的局部最大差值(208)；
i、取反、去除小面积、腐蚀膨胀(209)；
j、细化图像并对毛刺进行修剪(210)；
k、去除禽蛋外部轮廓引入的边缘(211)；
l、计算像素点的数量(212)；
m、判断每枚禽蛋的三张图像的裂纹特征像素点数和是否为0(213)，是则判断为禽蛋表面没有裂纹(214)，程序结束；否则，判断为禽蛋表面有裂纹(215)，程序结束；
n、结束(216)。
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