姚海濤++鎖雪萍++胡象輝++王以忠

摘要：本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的商品生產(chǎn)日期快速檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，利用機(jī)器視覺(jué)的方法，通過(guò)圖像處理實(shí)現(xiàn)商品生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)日期噴印的缺陷檢測(cè)。該系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地判斷商品包裝上的生產(chǎn)日期是否漏印，并及時(shí)剔除問(wèn)題商品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別出生產(chǎn)日期有缺陷的商品，具有實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：生產(chǎn)日期 缺陷檢測(cè) 機(jī)器視覺(jué) 圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）12-0054-02

機(jī)器視覺(jué)[1-2]就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)攝像機(jī)將目標(biāo)物體轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，傳送給圖像處理系統(tǒng)，系統(tǒng)將根據(jù)圖像信號(hào)的信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行判斷，進(jìn)而對(duì)客觀物體進(jìn)行感知、識(shí)別并理解。

近年來(lái)，隨著人們文化素質(zhì)和健康意識(shí)的不斷提升，飲食健康越來(lái)越引起人們的重視，因此對(duì)于食品安全提出了更高要求。不言而喻，食品生產(chǎn)日期和保質(zhì)期是直接關(guān)系食品能否食用的重要條件[3]。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)在線和生產(chǎn)日期噴印同步進(jìn)行的食品生產(chǎn)要求，企業(yè)采用噴碼機(jī)進(jìn)行食品生產(chǎn)日期噴印，市場(chǎng)上的噴碼機(jī)有墨水噴碼機(jī)和激光噴碼機(jī)兩大類(lèi)，墨水噴碼機(jī)以其開(kāi)發(fā)早，價(jià)格相對(duì)便宜的特點(diǎn)，占據(jù)著市場(chǎng)主導(dǎo)地位[4]。但在食品生產(chǎn)日期噴印過(guò)程中，使用墨水噴碼機(jī)進(jìn)行噴印往往會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)日期漏印、缺字等問(wèn)題，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法檢查生產(chǎn)日期缺陷的方式，準(zhǔn)確率達(dá)不到要求，工作效率低，提升了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

針對(duì)這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的商品生產(chǎn)日期快速檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確的判斷商品生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)日期噴印的缺陷問(wèn)題，及時(shí)剔除生產(chǎn)日期無(wú)法清晰識(shí)別的商品。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)如圖1所示。該系統(tǒng)利用攝像機(jī)將目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像信息，并采用相應(yīng)的圖像處理技術(shù)進(jìn)行圖像處理，進(jìn)而檢測(cè)并識(shí)別出目標(biāo)物體中的缺陷。系統(tǒng)檢測(cè)到缺陷產(chǎn)品后，通過(guò)計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制命令及時(shí)剔除問(wèn)題產(chǎn)品。

系統(tǒng)的硬件主要由攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)兩部分構(gòu)成，系統(tǒng)中選用PointGrey公司的FL2G-13S2C-C攝像機(jī)，攝像機(jī)采集到的圖像信息通過(guò)IEEE-1394b接口上傳到計(jì)算機(jī)。攝像機(jī)完成商品包裝的圖像采集，計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行圖像信息的處理，識(shí)別并判斷商品包裝上噴印的生產(chǎn)日期是否存在缺陷，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

2 商品生產(chǎn)日期檢測(cè)

商品外包裝上的生產(chǎn)日期檢測(cè)過(guò)程為：圖像分割、圖像預(yù)處理、圖像二值化，字符分格，計(jì)算每個(gè)字符的像素?cái)?shù)五個(gè)環(huán)節(jié)，如圖2所示。將噴印有生產(chǎn)日期的商品外包裝圖像進(jìn)行分割，分割出生產(chǎn)日期區(qū)域，進(jìn)而對(duì)該分割區(qū)域作圖像處理，進(jìn)行字符分格，分格出單個(gè)字符進(jìn)而判斷生產(chǎn)日期能否準(zhǔn)確識(shí)別以及是否出現(xiàn)漏印、缺字等缺陷。

2.1 圖像分割

輸入計(jì)算機(jī)的商品外包裝圖像較大、圖像信息復(fù)雜，不便于商品生產(chǎn)日期的識(shí)別，為方便后續(xù)圖像處理，首先進(jìn)行圖像分割，分割出商品外包裝上的生產(chǎn)日期區(qū)域，圖3和圖4分別為食品外包裝原始圖像和圖像分割輸出結(jié)果。

2.2 圖像預(yù)處理

食品外包裝圖像信息在獲取過(guò)程中，由于光線變化、空間輻射等干擾因素的存在，往往帶有大量噪聲，因此需要進(jìn)行濾波、增強(qiáng)等預(yù)處理，從而減小隨機(jī)噪聲造成的干擾。如圖5是對(duì)圖4所示圖像進(jìn)行幾何均值濾波后的輸出結(jié)果。

為提高圖像的質(zhì)量和可辨識(shí)度，使圖像更有利于進(jìn)一步分析處理，進(jìn)行圖像增強(qiáng)，圖6為對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)后的效果圖。

2.3 圖像二值化

為簡(jiǎn)化后期處理，提高處理速度，對(duì)增強(qiáng)后的圖像作二值化處理，處理結(jié)果如圖7所示，可以看到，二值化后的圖像含有很多噪點(diǎn)，因此采用二維排序?yàn)V波的方式對(duì)二值化圖像作進(jìn)一步的濾波處理，處理結(jié)果如圖8所示。

2.4 字符分割并計(jì)算像素?cái)?shù)

對(duì)圖8的圖像進(jìn)行字符分格處理，主要步驟包括限定文字區(qū)域、字符切割以及計(jì)算每個(gè)字符所包含的像素?cái)?shù)，最終的輸出結(jié)果如圖9所示。

3 缺陷判斷

本文的研究針對(duì)的是生產(chǎn)日期有固定位置的商品硬包裝上生產(chǎn)日期的檢測(cè)，生產(chǎn)日期噴印格式為8位數(shù)字的形式，將其進(jìn)行字符區(qū)域限定后切割為8個(gè)等大的圖像塊，通過(guò)計(jì)算每個(gè)圖像塊中黑色字符所占的像素?cái)?shù)判斷是否出現(xiàn)漏印。如圖10所示的食品外包裝的圖像信息，經(jīng)處理后得到的字符以及對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)情況如圖11所示。從處理結(jié)果可以明顯看出，第6個(gè)字符的像素?cái)?shù)為0，該字符在噴印過(guò)程中出現(xiàn)了漏印問(wèn)題。當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到這種缺陷時(shí)，發(fā)出控制命令剔除該產(chǎn)品。

4 結(jié)語(yǔ)

本文將機(jī)器視覺(jué)用于商品生產(chǎn)日期快速檢測(cè)中，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于生產(chǎn)日期以8位數(shù)字形式噴印的食品硬包裝，通過(guò)統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符的像素?cái)?shù)，就可以判斷是否有生產(chǎn)日期缺字以及漏印的情況。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確判斷出食品包裝上生產(chǎn)日期是否存在漏印缺陷，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]王魯娜.視覺(jué)傳感器在藥品生產(chǎn)日期檢測(cè)中的應(yīng)用[D].山東：山東大學(xué)，2008.

[2]鄔文俊.基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的啤酒瓶字符自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的研究[D].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2005.

[3]基于消費(fèi)者認(rèn)知的食品標(biāo)簽法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用研究.2015，（01）：12-16.

[4]噴碼機(jī)在食品行業(yè)發(fā)展迅速[J].中國(guó)包裝，2015，（09）：51-52.