CN116703900B - 乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体为乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法、系统、设备和存储介质，该图像检测方法中，将不同视角的瓶口图像经去曝和去暗处理，留下能够获取清晰裂纹特征的瓶口待检区域，瓶口待检区域经过裂纹特征提取后，得到准确度更高的裂纹检测标签，提升检测结果的准确度。

Description

乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法、系统、设备和存储介质

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体为乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法、系统、设备和存储介质。

背景技术

乳玻瓶能够解决常规玻璃瓶容易渗漏和外观不美的问题，而且还具有避光、避紫外线的优势，有利于酒液的保存。同时，它的造价相对较低，适合大批量生产，成为了高端白酒的稳定选择。但乳玻瓶的生产过程中，因机械设备、温压条件等原因，乳玻瓶的瓶口容易产生裂缝、裂纹等。

使用图像处理技术能够一次性处理多张瓶口图像，提高计算效率，节省人力成本。但由于乳玻瓶为半透明瓶体，与透明玻璃瓶的结构不同，直接从瓶口正上方获取的图像，无法准确显示裂纹特征，不便于图像数据的提取；且乳玻瓶瓶口裂纹具有方向性，同一个裂纹在不同拍摄角度上呈像不同，使用单一视角下的瓶口图像进行处理，易出现漏检、错检情况，降低检测的准确度。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测准确度高的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法、系统、设备和存储介质。

本发明技术方案如下：

一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，包括如下操作：

S1 获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

S2 所述瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于所述亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

S3 对所述瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取所述内沿曲线的拟合圆心，基于所述拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

S4 所述瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签。

如上所述的图像检测方法，所述S2中得到瓶口过曝区域的操作具体为：

预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值大于亮度标准范围最大值的位置点，得到过曝位置点，统计所有过曝位置点，得到所述瓶口过曝区域。

如上所述的图像检测方法，所述S2中得到瓶口过暗区域的操作具体为：

预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值小于亮度标准范围最小值的位置点，得到较暗位置点集，组成瓶口较暗区域；

所述瓶口较暗区域经栅格划分，得到瓶口较暗栅格集，提取所述瓶口较暗栅格集中亮度平均值小于最低亮度阈值的栅格，得到瓶口过暗栅格集，得到所述瓶口过暗区域。

如上所述的图像检测方法，所述S3中，得到瓶口待检区域的操作具体为：

基于所述瓶口内沿曲线和拟合圆心，得到内沿椭圆；基于所述内沿椭圆和预设瓶口宽度，得到瓶口环面；

在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，以所述拟合圆心为起点，以预设检测角度为范围，得到发射面，获取所述发射面与瓶口环面的重合区域，得到所述瓶口待检区域。

如上所述的图像检测方法，所述S1中得到瓶口图像集的操作具体为：

将乳玻瓶放置在2个传送带之间，所述2个竖直的传送带传送方向相同，传送速度不同；所述2个传送带的一侧等距倾斜设有多个照相机，所述多个照相机的高度大于乳玻瓶的瓶口高度，用于采集乳玻瓶瓶口的图像；所述传送带与照相机之间设有补光器，用于对乳玻瓶瓶口对应单侧进行补光；

所述2个传送带带动乳玻瓶位置发生变化，并使乳玻瓶发生自转，所述多个照相机采集不同位置、不同视角处乳玻瓶瓶口图像，得到所述瓶口图像集。

其中，所述传送带与照相机之间，分别设有第一颜色补光器和第二颜色补光器，正对所述第一颜色补光器的照相机上设有第一颜色滤光膜，正对所述第二颜色补光器的照相机上设有第二颜色滤光膜。

如上所述的图像检测方法，所述S1中还包括，对所述不同视角的瓶口图像进行灰度化处理，得到多个瓶口灰度图，得到所述瓶口图像集。

一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测系统，包括：

瓶口图像集生成模块，用于获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

瓶口过曝区域和瓶口过暗区域生成模块，用于所述瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于所述亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

瓶口待检区域生成模块，用于对所述瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取所述内沿曲线的拟合圆心，基于所述拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

裂纹检测标签生成模块，用于所述瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签。

一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现上述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。

一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，将不同视角的瓶口图像经去曝和去暗处理，留下能够获取清晰裂纹特征的瓶口待检区域，瓶口待检区域经过裂纹特征提取后，得到准确度更高的裂纹检测标签，提升检测结果的准确度；

本发明提供的一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，使用传送方向相同、传送速度不同的2个竖直传送带带动乳玻瓶向前移动，并发生自转，便于两侧倾斜放置的照相机能够获得不同位置、不同角度的乳玻瓶瓶口图像，保证获得，得到的瓶口图像集内包括瓶口一圈的图像，更有利于提升检测结果的准确度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为实施例中不同视角的瓶口图像；

图2为实施例中瓶口过曝区域图，图像虚线框区域为瓶口过曝区域；

图3为实施例中瓶口过暗区域图，图像虚线框区域为瓶口过暗区域；

图4为实施例中瓶口待检区域图，图像虚线框区域为瓶口待检区域。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。

本实施例提供一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，包括如下操作：

S1 获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

S2 所述瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于所述亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

S3 对所述瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取所述内沿曲线的拟合圆心，基于所述拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

S4 所述瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签。

S1 获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集。

乳玻瓶瓶口处的裂纹具有方向性，正视瓶口时无法看清乳玻瓶的裂纹特征，且同一个裂纹在不同拍摄角度上呈像不同，参见图1，因此难以准确检测裂纹特征。

为解决该技术问题，得到瓶口图像集，本实施例将乳玻瓶放置在2个传送带之间，2个竖直的传送带传送方向相同，传送速度不同；2个传送带的一侧等距倾斜设有多个照相机，多个照相机的高度大于乳玻瓶的瓶口高度，用于采集乳玻瓶瓶口的图像；传送带与照相机之间设有补光器，用于对乳玻瓶瓶口对应单侧进行补光；2个传送带带动乳玻瓶位置发生变化，并使乳玻瓶发生自转，多个照相机采集不同位置、不同视角处乳玻瓶瓶口图像，得到瓶口图像集。选用2个竖直放置的传送带，2个传送带的传送方向相同，可以带动乳玻瓶向前移动，但是2个乳玻瓶的传送速度不同，这样可以使乳玻瓶向前移动的过程中发生自转，乳玻瓶边走边转，以使相机能够拍摄到瓶口多个角度图。进一步的，两条传送带带动乳玻瓶转动角度大于180度，可使每一侧照相机均能拍到乳玻瓶瓶口一半的图像，保证所有照相机拍摄的图像加起来，能够得到乳玻瓶瓶口一周图像。如果瓶口位置有裂纹，通过多个照相机不同角度的偏视，能够发现裂纹位置，从而保证了检测精度。并且，照相机对称布置在传送带两侧，倾斜向下朝向瓶体瓶口位置，倾斜布置的照相机更容易发现乳玻瓶这种半透明瓶体瓶口位置的裂纹。

在本实施例中，设定2个传送带带动乳玻瓶转动角度大于180度，优选角度为200度，每侧照相机的数量为5个，使每一侧照相机均能拍到乳玻瓶瓶口一半的图像，如果瓶口位置有裂纹，通过多个照相机不同角度的偏视，必然能发现裂纹位置，从而保证了检测精度。

进一步的，传送带与照相机之间分别设有第一颜色补光器和第二颜色补光器，正对第一颜色补光器的照相机上设有第一颜色滤光膜，正对第二颜色补光器的照相机上设有第二颜色滤光膜。使用不同颜色的补光器，便于区分同一位置处不同方向的乳玻瓶照片，另外，使用滤光膜能够消除由于环境光线过强而产生的阴影效果，增加图像的饱和度。

更进一步的，S1中还包括，对不同视角的瓶口图像进行灰度化处理，得到若干个瓶口灰度图，得到瓶口图像集。

S2 瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域。

瓶口图像中亮度过强的区域，参见图2中虚线框区域，较强亮度容易遮挡裂纹特征，导致裂纹特征显示不明显，降低检测精度。因此需要确定瓶口过曝区域，并根据实际情况对该区域进行相应处理。得到瓶口过曝区域的操作为：预设亮度标准范围，提取亮度值分布图中亮度值大于亮度标准范围最大值的位置点，得到过曝位置点，统计所有过曝位置点，得到瓶口过曝区域。具体为，使用基于区间阈值的二值化方法，以及基于mask区域的开闭运算，实现过曝位置点区域的连通闭合，得到瓶口过曝区域。

二值化方法可通过如下公式实现：，x、y分 别为某一位置点的横坐标和纵坐标，f(x,y)为某一位置点处的像素值， 为亮度标准范围最大值，g(x,y)为二值化方法处理后的某一位置点的像素值；亮度值分布 图中所有位置点经过二值化处理后，得到二值化图像。

接着对二值化图像进行基于mask区域的开闭运算，将过曝位置点区域连通闭合，得到瓶口过曝区域。开运算的计算公式为，A为图像二值化图像的数据集合，B为结构元，可自行设定，B对A的开运算就是B对A的腐蚀，紧接着用B对结果进行膨胀，也就是用结构元B，先对A进行腐蚀操作，再对腐性结果进行膨胀操作；闭运算的计算公式为/>，B对A的闭运算思路与上述开运算相反。

瓶口图像中亮度过暗的区域，参见图3中虚线框区域，较低亮度会使得裂纹自身呈像性能随之减弱，不利于准确检测。因此需要确定瓶口过暗区域，并根据实际情况对该区域进行相应处理。得到瓶口过暗区域的操作为：预设亮度标准范围，提取亮度值分布图中亮度值小于亮度标准范围最小值的位置点，得到较暗位置点集，得到瓶口较暗区域；瓶口较暗区域经栅格划分，得到瓶口较暗栅格集，提取瓶口较暗栅格集中亮度平均值小于最低亮度阈值的栅格，得到瓶口过暗栅格集，得到瓶口过暗区域。具体为，使用基于区间阈值的二值化方法，以及基于mask区域的开闭运算，实现过暗位置点区域的连通闭合，得到瓶口过暗区域。

得到瓶口较暗区域中使用的二值化方法和开闭运算，与得到瓶口过曝区域中使用的二值化方法和开闭运算原理相同，仅变换亮度标准范围的最小值参数即可，为节省篇幅，不在此重复叙述。

S3 对瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取内沿曲线的拟合圆心，基于拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域。

在瓶口过曝区域中，获取瓶口内沿上所有位置点，将所有位置点连接起来，组成一条曲线，即为瓶口内沿曲线。瓶口内沿曲线经最小二乘法处理后，可得瓶口内沿曲线对应圆的圆心，即拟合圆心。在得到拟合圆心的过程中，若拟合失败，则对应乳玻瓶的瓶口存在缺陷，此时可直接判定该乳玻瓶质量不合格。

拟合圆心成功后，需确定利于检测裂纹特征的区域，保证检测的准确度。因此，得到瓶口待检区域的操作为：基于瓶口内沿曲线和拟合圆心，得到内沿椭圆；基于内沿椭圆和预设瓶口宽度，得到瓶口环面；在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，以拟合圆心为起点，以预设检测角度为范围，得到发射面，获取发射面与瓶口环面的重合区域，得到瓶口待检区域。具体为，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处提取感兴趣区域（ROI区域），得到瓶口待检区域，这样会使图像处理的范围相较整图会更加小，可极大提升计算效率。进一步的，得到ROI区域后，可以根据该范围区域内进行固有逻辑下的参数微调整操作，提升检测准确率。

预设瓶口宽度为瓶口内沿到瓶口外沿的距离，获取方法为：基于标准瓶口宽度（瓶口实际宽度），以及当前照相机拍摄畸变角度，得到当前图像中瓶口内沿到瓶口外沿的距离。另外，根据实际检测经验，预设检测角度优选45度，方向分别在拟合圆心的两侧，基于此得到的瓶口待检区域，参见图4中的虚线框区域。

S4 瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签。

得到裂纹检测标签的操作为：提取瓶口待检区域的灰度值，得到灰度值变化特征；判断灰度值变化特征在标准数据库中能否匹配到对应裂纹特征；若能匹配，则乳玻瓶瓶颈存在裂纹；若不能匹配，则乳玻瓶瓶颈不存在裂纹。

本实施例提供一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测系统，包括：

瓶口图像集生成模块，用于获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

瓶口过曝区域和瓶口过暗区域生成模块，用于瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

瓶口待检区域生成模块，用于对瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；内沿曲线经定位统计处理，得到拟合圆心；基于拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

裂纹检测标签生成模块，用于瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签。

本实施例提供一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现上述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。

本实施例提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。

本实施例提供的一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，将不同视角的瓶口图像经去曝和去暗处理，留下能够获取清晰裂纹特征的瓶口待检区域，瓶口待检区域经过裂纹特征提取后，得到准确度更高的裂纹检测标签，提升检测结果的准确度。

本实施例提供的一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，使用传送方向相同、传送速度不同的2个竖直传送带带动乳玻瓶向前移动，并发生自转，便于两侧倾斜放置的照相机能够获得不同位置、不同角度的乳玻瓶瓶口图像，保证获得，得到的瓶口图像集内包括瓶口一圈的图像，更有利于提升检测结果的准确度。

Claims (6)

1.一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法，其特征在于，包括如下操作：

S1 获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

S2 所述瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于所述亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

S3 对所述瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取所述内沿曲线的拟合圆心，基于所述拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

S4 所述瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签；

所述S1中得到瓶口图像集的操作具体为：将乳玻瓶放置在2个传送带之间，所述2个竖直的传送带传送方向相同，传送速度不同；所述2个传送带的一侧等距倾斜设有多个照相机，所述多个照相机的高度大于乳玻瓶的瓶口高度，用于采集乳玻瓶瓶口的图像；所述传送带与照相机之间设有补光器，用于对乳玻瓶瓶口对应单侧进行补光；所述2个传送带带动乳玻瓶位置发生变化，并使乳玻瓶发生自转，所述多个照相机采集不同位置、不同视角处乳玻瓶瓶口图像，得到所述瓶口图像集；

所述S2中得到瓶口过曝区域的操作具体为：预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值大于亮度标准范围最大值的位置点，得到过曝位置点，统计所有过曝位置点，得到所述瓶口过曝区域；

所述S2中得到瓶口过暗区域的操作具体为：预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值小于亮度标准范围最小值的位置点，得到较暗位置点集，组成瓶口较暗区域；所述瓶口较暗区域经栅格划分，得到瓶口较暗栅格集，提取所述瓶口较暗栅格集中亮度平均值小于最低亮度阈值的栅格，得到瓶口过暗栅格集，得到所述瓶口过暗区域；

所述S3中得到瓶口待检区域的操作具体为：基于所述瓶口内沿曲线和拟合圆心，得到内沿椭圆；基于所述内沿椭圆和预设瓶口宽度，得到瓶口环面；在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，以所述拟合圆心为起点，以预设检测角度为范围，得到发射面，获取所述发射面与瓶口环面的重合区域，得到所述瓶口待检区域。

2.根据权利要求1所述的图像检测方法，其特征在于，所述传送带与照相机之间，分别设有第一颜色补光器和第二颜色补光器，正对所述第一颜色补光器的照相机上设有第一颜色滤光膜，正对所述第二颜色补光器的照相机上设有第二颜色滤光膜。

3.根据权利要求1所述的图像检测方法，其特征在于，所述S1中还包括，对所述不同视角的瓶口图像进行灰度化处理，得到多个瓶口灰度图，得到所述瓶口图像集。

4.一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测系统，其特征在于，包括：

瓶口图像集生成模块，用于获取补光下不同视角的瓶口图像，得到瓶口图像集；

瓶口过曝区域和瓶口过暗区域生成模块，用于所述瓶口图像集经亮度提取处理，得到亮度值分布图；基于所述亮度值分布图，得到瓶口过曝区域和瓶口过暗区域；

瓶口待检区域生成模块，用于对所述瓶口过曝区域进行轮廓特征提取，得到瓶口内沿曲线；获取所述内沿曲线的拟合圆心，基于所述拟合圆心，在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，得到瓶口待检区域；

裂纹检测标签生成模块，用于所述瓶口待检区域经裂纹特征提取，得到裂纹检测标签；

所述瓶口图像集生成模块中，得到所述瓶口图像集的操作具体为：将乳玻瓶放置在2个传送带之间，所述2个竖直的传送带传送方向相同，传送速度不同；所述2个传送带的一侧等距倾斜设有多个照相机，所述多个照相机的高度大于乳玻瓶的瓶口高度，用于采集乳玻瓶瓶口的图像；所述传送带与照相机之间设有补光器，用于对乳玻瓶瓶口对应单侧进行补光；所述2个传送带带动乳玻瓶位置发生变化，并使乳玻瓶发生自转，所述多个照相机采集不同位置、不同视角处乳玻瓶瓶口图像，得到所述瓶口图像集；

所述瓶口过曝区域和瓶口过暗区域生成模块中，得到所述瓶口过曝区域的操作具体为：预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值大于亮度标准范围最大值的位置点，得到过曝位置点，统计所有过曝位置点，得到所述瓶口过曝区域；

所述瓶口过曝区域和瓶口过暗区域生成模块中，得到所述瓶口过暗区域的操作具体为：预设亮度标准范围，提取所述亮度值分布图中亮度值小于亮度标准范围最小值的位置点，得到较暗位置点集，组成瓶口较暗区域；所述瓶口较暗区域经栅格划分，得到瓶口较暗栅格集，提取所述瓶口较暗栅格集中亮度平均值小于最低亮度阈值的栅格，得到瓶口过暗栅格集，得到所述瓶口过暗区域；

所述瓶口待检区域生成模块中，得到所述瓶口待检区域的操作具体为：基于所述瓶口内沿曲线和拟合圆心，得到内沿椭圆；基于所述内沿椭圆和预设瓶口宽度，得到瓶口环面；在非瓶口过曝区域和非瓶口过暗区域处，以所述拟合圆心为起点，以预设检测角度为范围，得到发射面，获取所述发射面与瓶口环面的重合区域，得到所述瓶口待检区域。

5.一种乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中保存的计算机程序时实现如权利要求1-3任一项所述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的乳玻瓶瓶口裂纹的图像检测方法。