玻璃瓶瑕疵自动检测系统
摘 要
本课题是研究玻璃瓶瑕疵自动检测系统，针对玻璃瓶检测的高速度、高精度、实时性的特点，本文主要利用数字图像处理技术及其方法研究一套玻璃瓶瑕疵检测系统，利用该检测系统提供的一些数字图像处理方法可以决速准确的判断出该图像是否为缺陷图像。利用该检测系统所应用的技术设计出来的系统不受主观因素的影响，能快速、准确地检测产品，完成人工无法完成的检测任务，是现代化生产中不可缺少的工具。
本文详细地介绍了图像处理技术，验证了多种图像检测算法，我们提出了一种基于混合滤波器缺陷检测算法，并从理论和实验两方面对检测效果做了评价。论文分析了各种模式识别方法，提出了玻璃瓶缺陷检测的具体方案。方案利用聚类算法来提取缺陷，通过对缺陷特征的分析来识别玻璃瓶的好坏。
本系统的主要部分由CCD摄像机、图像采集卡和微型计算机组成。CCD摄像机采集玻璃瓶图像，图像采集卡把玻璃瓶图像转换成计算机能识别和处理的数字图像，再通过计算机上的软件完成缺陷检测功能。检测系统在实验阶段的检测精度已达到设计要求，较成功地实现了玻璃瓶缺陷的检测，能用于检测玻璃瓶的裂痕、气泡等缺陷。
关键词:图像处理 缺陷 图像分割 模式识别 特征提取
Abstract
This paper studies the glass bottle defect detection system, for the high-speed, high precision and real-time features of glass bottle detection,this paper mainly uses the
technologies and methods of digital image processing to research and develop a glass-crack inspecting system.We can judge whether the image is a crack or not from the digital image processing methods that the inspecting system applies us.The detection system, which designed with this technique, won’t be influenced by subjective factors. It can detect the product fleetly and accurately that the human can’t do. It is an indispensable tool in modernization production.
This paper introduces image processing technique detailedly.Demonstrating a variety of image detection algorithm, we propose a defect detection algorithm based on hybrid filter, and have evaluated the testing results from both theory and experiment.The paper analyses a variety of pattern identification technique and raises a specific scheme for the detection of the glass bottle blemish. The scheme uses the clustering arithmetic to distill blemish, and identifies the glass bottle by analyzing the character of blemish.
This system’s hardware is mainly composed of CCD camera, image capture card and computer. The image of glass bottle is collected by CCD camera, and turned to digital images that can be identified with computer by image capture card, and identify glass bottles’ blemish with the software in the computer. The detection system has successfully realized the blemish detection of bottles. It reaches the detection precision needed in experimental conditions and can detect the blemish of glass bottles, such as crack, bleb, etc.
Blemish；Image segmentation；Pattern Identification；Keywords: Image Processing；
Feature Extraction
第一章 绪论
1.1 本课题的提出
随着时代的发展，科技的进步，人们对工业产品的数量和质量要求越来越高，传统意义上的检测技术与飞速发展的工业要求之间的矛盾日益突出。玻璃瓶作为一种包装用品,由于其具有气密性好、光洁卫生、化学稳定性高、价格低廉、可回收利用等特点而普遍受到欢迎,已广泛应用于食品、药品、化妆品、饮料、化学等产品的包装。人们的日常生活离不开玻璃瓶,玻璃瓶的生产在国民经济中占有不可忽视的地位。药品酒水等灌装生产前必须对玻璃瓶进行检测，剔除不合格产品，才能进行封装。玻璃瓶在生产过程中，会出现裂纹、缺损、气泡等缺陷,要求精确区分各类缺陷，完成瓶颈裂纹和瓶口缺损的检测，以便对产品的质量做出判断，剔除不合格品。由于玻璃瓶在线生产要求检测精度高、准确性好、速度快，因此玻璃瓶生产工业流水线迫切需要在线自动检测设备。以往的玻璃瓶检测以人工检测为主，但是人工检测方法有许多缺点：（1）增加人工成本和管理成本，检测数据的保存和查询不太方便。（2）人工检测速度比较慢，无法适应现代化大生产的要求，且工人劳动强度较大，容易受人眼分辨能力和易疲劳等主观因素的影响，无法保质保量地完成生产任务。因此，必须寻求一种有效的自动化检测方法。
针对玻璃瓶检测的高速度、高精度、实时性的特点，本文采用一种基于数字图像处理的检测方法。利用CCD摄像机对玻璃瓶进行摄像，通过数字图像处理技术进行分析，检测出带有缺陷的玻璃瓶,再由计算机发出控制信号将其剔除。随着计算机软件和硬件的发展，对图像处理速度的提高以及各种相关理论的完善，本文采用的检测方法变得切实可行。按此方法制造的检测设备具有代价低，灵活性高，易于调试和工作环境要求低等优点。因此本课题的研究对于玻璃制品裂纹的检测具有重要的经济和技术意义。玻璃瓶缺陷检测设备若研制成功后，将会产生巨大的社会效益和经济效益:1.利用基于数字图像处理的检测方法来检测玻璃瓶缺陷，取代人工检测，将消除人的主观性产生的错误，提高检测的准确性。同时，减轻工人繁重的劳动负担，提高生产效率。2.玻璃瓶罐质量的提高可避免瓶罐包装的食品及物品变质带来的经济损失，也可避免瓶罐的爆裂所引起的事故，降低赔款损失，同时增加消费者的安全感。3.生产商可以根据检测设备提供的数据分析该缺陷产生的原因和机理，再根据获得的数据，设定相应的工艺条件和参数，同时先进的检测设备也能够保障高质量的玻璃产品，提高在市场中的竞争能力。
1.2 国内外研究的现状