CN114792369B - 基于光投影的烟条盒填充状态检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法及系统，包括：步骤S1，于烟条盒的上方放置投影杆，并按照预设角度通过光源照射烟条盒，以于烟盒表面形成的投影杆的投影；步骤S2，获取投影图片，并对投影图片进行处理，得到对应于每一烟盒的感兴趣区域组，每一感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；步骤S3，对每一感兴趣区域进行二值化处理；步骤S4，获取每一感兴趣区域中投影的边界的位置信息；步骤S5，对每一烟盒表面两个感兴趣区域中投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于第一差值大于一第一阈值时，确定烟条盒的填充状态异常。有益效果：基于光投影原理判断是否发生烟盒翘起和烟盒缺盒的情况，检测准确性高。
Description
技术领域
本发明涉及烟草生产检验技术领域，尤其涉及一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法及系统。
背景技术
烟条盒由上下两层排列，每层为五个小包的烟盒组成。在包装产线上需要分别对上下层烟包进行在线检测，以防止出现烟条缺包造成质量事故。现有技术中只能对烟条盒的上层烟盒进行检测，而下层烟盒未使用任何检测技术，但实际生产中会遇见下层烟盒缺失，而上层烟包无缺失的情况，而这样的烟盒会正常进入下一个工位，从而造成了质量问题，尽管这种现象的概率很低，可一旦发生将造成烟厂、销售商和消费者之间不必要的纠纷，甚至严重影响烟厂的声誉，烟盒缺失问题成为各烟厂都十分关注的问题。
目前，烟条盒填充状态检测多采用光子检测，采用射线穿透的方式对小包烟盒的小范围翘起进行检测，但这种检测方式多采用深度相机实现，且设备复杂。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法及系统。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，包括：步骤S1，于烟条盒的上方放置一投影杆，所述烟条盒中放置若干烟盒，并按照一预设角度通过一光源照射所述烟条盒，以于所述烟盒表面形成的所述投影杆的投影；步骤S2，通过一图像采集装置获取投影图片，并对所述投影图片进行处理，得到对应于每一所述烟盒的感兴趣区域组，每一所述感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；步骤S3，对每一所述感兴趣区域进行二值化处理；步骤S4，获取每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息；步骤S5，对每一所述烟盒表面两个所述感兴趣区域中所述投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于所述第一差值大于一第一阈值时，确定所述烟条盒的填充状态异常。
优选地，所述步骤S1中，所述预设角度为20°~30°。
优选地，所述步骤S1中，所述光源为条形光源。
优选地，所述步骤S2中，所述图像采集装置为单目相机。
优选地，所述步骤S3具体包括：获取所述感兴趣区域的灰度值；将所述灰度值超过一第二阈值的部分设置为第一灰度模式；以及将所述灰度值不超过所述第二阈值的部分设置为第二灰度模式。
优选地，每一所述感兴趣区域包括横向的若干第一像素和竖向的若干第二像素；所述步骤S4中具体包括：步骤S41，从每一所述感兴趣区域的第一列所述第一像素开始，依次统计每一所述第一像素自上至下对应的第三个灰度值为所述第二灰度模式的所述第二像素的位置；步骤S42，对统计的所述第二像素的位置进行异常值去除处理，并去除对应的所述第一像素；步骤S43，根据异常值去除处理后剩余的所有所述第二像素的位置的总和以及剩余的所述第一像素的数量确定每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息。
优选地，所述步骤S42中具体包括：步骤S421，根据统计的所有所述第一像素对应的所述第二像素的位置进行均值处理，得到第二平均像素；步骤S422，计算统计的每一所述第二像素的位置与所述第二平均像素的差值，并于所述第二像素和所述第二平均像素的差值大于一第三阈值时去除对应的所述第二像素，同时去除对应的所述第一像素。
优选地，所述步骤S421中，采用下述公式计算得到所述第二平均像素：
其中，
表示每一所述感兴趣区域对应的所述第一像素的数量；
优选地，所述步骤S43中，采用下述公式计算确定每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息：
其中，
表示异常值去除处理后剩余的所有所述第二像素的位置的总和；
本发明还提供一种基于光投影的烟条盒填充状态检测系统，用于实施如上述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，包括：一投影杆，放置于一烟条盒的上方，所述烟条盒中填充有若干烟盒；一光源，按照一预设角度照射所述烟条盒，以于所述烟盒表面形成的所述投影杆的投影；一图像采集装置，获取投影图片；一处理单元，连接所述图像采集装置，用于对所述投影图片进行处理，得到对应于每一所述烟盒的感兴趣区域组，每一所述感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；二值化处理单元，连接所述处理单元，用于对每一所述感兴趣区域进行二值化处理；一位置获取单元，连接所述二值化处理单元，用于获取每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息；一异常判断单元，连接所述位置获取单元，用于对每一所述烟盒表面两个所述感兴趣区域中所述投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于所述第一差值大于一第一阈值时，确定所述烟盒的填充状态异常。
本发明技术方案的优点或有益效果在于：本发明在烟条盒上方放置投影杆，使用普通相机即可采集得到投影杆在烟条盒内的上层烟盒表面产生不同位置的投影图片，基于光投影原理检测烟条盒的填充状态，判断是否发生烟盒翘起和烟盒缺盒的情况，检测结果准确性高，且检测设备结构简单。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中，基于光投影的烟条盒填充状态检测方法的流程示意图；
图2为本发明较佳实施例中，步骤S4具体实施的流程示意图；
图3为本发明较佳实施例中，步骤S42具体实施的流程示意图；
图4为本发明较佳实施例中，二值化处理后的感兴趣区域的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，属于烟草生产检验技术领域，如图1所示，包括：步骤S1，于烟条盒的上方放置一投影杆，烟条盒中放置若干烟盒，并按照一预设角度通过一光源照射烟条盒，以于烟盒表面形成的投影杆的投影；步骤S2，通过一图像采集装置获取投影图片，并对投影图片进行处理，得到对应于每一烟盒的感兴趣区域组，每一感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；步骤S3，对每一感兴趣区域进行二值化处理；步骤S4，获取每一感兴趣区域中投影的边界的位置信息；步骤S5，对每一烟盒表面两个感兴趣区域中投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于第一差值大于一第一阈值时，确定烟条盒的填充状态异常。
针对现有的烟条盒的填充状态检测过程中，如光子检测方式需依赖于深度相机，而无法使用普通相机实现烟盒翘起和烟盒缺盒的检测的问题。
本发明实施例通过在烟条盒的上方放置投影杆，使用光源照射烟条盒，使用普通相机即可采集得到投影杆在烟条盒内的上层烟盒表面产生的投影的图片，基于光投影原理进行烟条盒填充状态检测，当烟条盒内的小包烟盒翘起或烟盒缺盒时，光投影在表面产生位置会有所位置，来从而判断是否发生烟盒翘起和烟盒缺盒的情况，检测结果准确性高，且检测设备结构简单。
进一步的，投影杆可采用不锈钢圆柱实现，或者其他杆状物体实现，在此不做限制。
作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，预设角度为20°~30°。
作为优选的实施方式，其中，步骤S1中，光源为条形光源。
具体的，若采用点光源极有可能会造成投影杆在烟盒表面形成投影位置天然的会有所不同，从而产生误判，因此，本发明采用条形光源实现。
进一步的，为了使投影杆在烟盒表面形成投影，光源并不在投影杆的正上方，而是在投影杆的一侧上方，且光源的设置位置较低。
作为优选的实施方式，其中，步骤S2中，图像采集装置为单目普通相机。
作为优选的实施方式，其中，步骤S3具体包括：获取感兴趣区域的灰度值；将灰度值超过一第二阈值的部分设置为第一灰度模式；以及将灰度值不超过第二阈值的部分设置为第二灰度模式。
具体的，对每一感兴趣区域进行二值化处理，具体为将超过第二阈值的部分灰度值设为0，即第一灰度模式显示为白色；将不超过第二阈值的部分灰度值设为255，即第二灰度模式显示为黑色，该黑色区域即表示投影杆在烟盒表面的投影的阴影，如图4所示。
作为优选的实施方式，其中，每一感兴趣区域包括横向的若干第一像素和竖向的若干第二像素；如图2所示，步骤S4中具体包括：步骤S41，从每一感兴趣区域的第一列第一像素开始，依次统计每一第一像素自上至下对应的第三个灰度值为第二灰度模式的第二像素的位置；步骤S42，对统计的第二像素的位置进行异常值去除处理，并去除对应的第一像素；步骤S43，根据异常值去除处理后剩余的所有第二像素的位置的总和以及剩余的第一像素的数量确定每一感兴趣区域中投影的边界的位置信息。
作为优选的实施方式，其中，如图3所示，步骤S42中具体包括：步骤S421，根据统计的所有第一像素对应的第二像素的位置进行均值处理，得到第二平均像素；步骤S422，计算统计的每一第二像素的位置与第二平均像素的差值，并于第二像素和第二平均像素的差值大于一第三阈值时去除对应的第二像素，同时去除对应的第一像素。
作为优选的实施方式，其中，步骤S421中，采用下述公式计算得到第二平均像素：
其中，
表示每一感兴趣区域对应的第一像素的数量；
作为优选的实施方式，其中，步骤S43中，采用下述公式计算确定每一感兴趣区域中投影的边界的位置信息：
其中，
表示异常值去除处理后剩余的所有第二像素的位置的总和；
具体的，针对每一感兴趣区域，进行二值化处理得到二值化图像后，二值化图像由像素组成，即若干第一像素和若干第二像素；从左至右的第一列第一像素开始，以该列对应的第三个黑色的第二像素作为阴影的边界位置，以降低图像噪声的影响；按此方法确定该二值化图像的所有列第一像素对应的第三个黑色的第二像素的位置，得到该感兴趣区域中阴影边界的初始位置信息H={h1, .... hn}，其中hn表示第
个第一像素对应的第三个灰度值为第二灰度模式的第二像素的位置，即根据hn的数值可表征出第n列第一像素对应的第三个黑色的第二像素与该感兴趣区域上边界的距离。
根据初始位置信息H={h1, .... hn}计算其平均值h_ave，将h_ave与初始位置信息中的每一个距离值的差值绝对值与第三阈值h_abnorm进行比较，若差值绝对值大于第三阈值h_abnorm，则去除该异常的距离值，例如第三列第一像素对应第三个黑色的第二像素异常，则异常值去除处理后的位置信息h_list={h1,h2,h4, .... hn}，此时共有n-1个距离值。
计算这n-1个距离值的平均值，即为当前的感兴趣区域实际的阴影边界的位置信息。按照上述方法确定所有感兴趣区域中阴影边界的位置信息。
本发明的一个感兴趣区域组包括两个感兴趣区域，即一个烟盒表面取两个感兴趣区域。一个感兴趣区域组中的两个感兴趣区域的实际位置信息作差，并与第一阈值进行比较，若超过第一阈值，则光投影斜率明显变大，烟条盒的填充状态异常，即发生了烟盒翘起和烟盒缺盒的情况，可有效解决烟条盒内的下层烟盒缺失而无法检测的问题。
本发明还提供一种基于光投影的烟条盒填充状态检测系统，用于实施如上述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，包括：一投影杆，放置于一烟条盒的上方，烟条盒中填充有若干烟盒；一光源，按照一预设角度照射烟条盒，以于烟盒表面形成的投影杆的投影；一图像采集装置，获取投影图片；一处理单元，连接图像采集装置，用于对投影图片进行处理，得到对应于每一烟盒的感兴趣区域组，每一感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；二值化处理单元，连接处理单元，用于对每一感兴趣区域进行二值化处理；一位置获取单元，连接二值化处理单元，用于获取每一感兴趣区域中投影的边界的位置信息；一异常判断单元，连接位置获取单元，用于对每一烟盒表面两个感兴趣区域中投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于第一差值大于一第一阈值时，确定烟盒的填充状态异常。
采用本发明技术方案具有如下优点或有益效果：本发明在烟条盒上方放置投影杆，使用普通相机即可采集得到投影杆在烟条盒内的上层烟盒表面产生不同位置的投影图片，基于光投影原理检测烟条盒的填充状态，判断是否发生烟盒翘起和烟盒缺盒的情况，检测结果准确性高，且检测设备结构简单。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1，于烟条盒的上方放置一投影杆，所述烟条盒中放置若干烟盒，并按照一预设角度通过一光源照射所述烟条盒，以于所述烟盒表面形成的所述投影杆的投影；
步骤S2，通过一图像采集装置获取投影图片，并对所述投影图片进行处理，得到对应于每一所述烟盒的感兴趣区域组，每一所述感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；
步骤S3，对每一所述感兴趣区域进行二值化处理；
步骤S4，获取每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息；
步骤S5，对每一所述烟盒表面两个所述感兴趣区域中所述投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于所述第一差值大于一第一阈值时，确定所述烟条盒的填充状态异常；
每一所述感兴趣区域包括横向的若干第一像素和竖向的若干第二像素；
所述步骤S4中，采用下述公式计算确定每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息：
其中，
表示异常值去除处理后剩余的所有所述第二像素的位置的总和；
2.根据权利要求1所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述预设角度为20°~30°。
3.根据权利要求1所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述光源为条形光源。
4.根据权利要求1所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述图像采集装置为单目相机。
5.根据权利要求1所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
获取所述感兴趣区域的灰度值；
将所述灰度值超过一第二阈值的部分设置为第一灰度模式；以及
将所述灰度值不超过所述第二阈值的部分设置为第二灰度模式。
6.根据权利要求5所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，每一所述感兴趣区域包括横向的若干第一像素和竖向的若干第二像素；
所述步骤S4中具体包括：
步骤S41，从每一所述感兴趣区域的第一列所述第一像素开始，依次统计每一所述第一像素自上至下对应的第三个灰度值为所述第二灰度模式的所述第二像素的位置；
步骤S42，对统计的所述第二像素的位置进行异常值去除处理，并去除对应的所述第一像素；
步骤S43，根据异常值去除处理后剩余的所有所述第二像素的位置的总和以及剩余的所述第一像素的数量确定每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息。
7.根据权利要求6所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S42中具体包括：
步骤S421，根据统计的所有所述第一像素对应的所述第二像素的位置进行均值处理，得到第二平均像素；
步骤S422，计算统计的每一所述第二像素的位置与所述第二平均像素的差值，并于所述第二像素和所述第二平均像素的差值大于一第三阈值时去除对应的所述第二像素，同时去除对应的所述第一像素。
8.根据权利要求7所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，所述步骤S421中，采用下述公式计算得到所述第二平均像素：
其中，
表示每一所述感兴趣区域对应的所述第一像素的数量；
9.一种基于光投影的烟条盒填充状态检测系统，用于实施如权利要求1-8任意一项所述的基于光投影的烟条盒填充状态检测方法，其特征在于，包括：
一投影杆，放置于一烟条盒的上方，所述烟条盒中填充有若干烟盒；
一光源，按照一预设角度照射所述烟条盒，以于所述烟盒表面形成的所述投影杆的投影；
一图像采集装置，获取投影图片；
一处理单元，连接所述图像采集装置，用于对所述投影图片进行处理，得到对应于每一所述烟盒的感兴趣区域组，每一所述感兴趣区域组包括至少两个感兴趣区域；
二值化处理单元，连接所述处理单元，用于对每一所述感兴趣区域进行二值化处理；
一位置获取单元，连接所述二值化处理单元，用于获取每一所述感兴趣区域中所述投影的边界的位置信息；
一异常判断单元，连接所述位置获取单元，用于对每一所述烟盒表面两个所述感兴趣区域中所述投影的位置信息进行作差处理，得到第一差值，并于所述第一差值大于一第一阈值时，确定所述烟盒的填充状态异常。
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