基于机器视觉的药液中可见异物检测技术的研究

摘要

本课题对基于机器视觉的药液中可见异物检测技术进行研究，针对口服液和小针剂等小容量制剂设计了一套视觉检测系统，视觉系统采集到序列图像后，运用开发的图像处理算法对待测目标进行检测，并实现合格品和不合格品的自动分拣，检测技术的核心是对液体中可见异物目标的跟踪与识别。课题研究的目的在于设计一套有效可靠地全自动灯检系统取代人工对灌装药液产品质量进行实时在线检测，具有巨大的经济效益和社会效益。
　　 利用机器视觉技术对液体中可见异物进行跟踪和识别，设计高效的全自动灯检系统的关键在于高品质图像的获取和高速有效的图像处理算法的设计。本课题针对这两个方面做了深入研究，其主要内容包括:
　　 (1)针对口服液，小针剂等小容量制剂设计了一套视觉检测系统，能够实现小容量制剂产品质量的实时在线检测。阐述了系统的工作原理，介绍了系统的硬件组成并进行合理选型，以满足系统的综合性能要求。
　　 (2)为了完整的描述微小异物目标的运动特征，对液体中的可见异物进行受力分析，构建了它在离心旋转运动中的数学模型，详细的分析了微小异物目标和背景噪声运动轨迹特性。
　　 (3)对采集的序列图像进行有效的图像预处理增强图像的对比度和信噪比，并在此基础上，利用微小异物目标轨迹的连续性和在垂直方向的特性对目标进行识别，设计以帧间差法和轨迹关联为核心的可见异物检测算法。利用采集的样品图像对算法进行验证，实验结果证明该系统对粒径在50um以上的可见异物具备良好的检测效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．1．1 机器视觉

1．1．2 液体中可见异物检测技术

1．1．3 全自动灯检机的研究与发展现状

1．2 课题研究的背景及意义

1．3 课题研究的主要内容

1．4 论文结构

第二章 全自动灯检机硬件系统介绍

2．1 引言

2．2 全自动灯检机硬件系统介绍

2．2．1 系统的基本功能和性能指标

2．2．2 系统方案设计

2．2．3 系统的工作原理

2．2．4 系统的硬件组成

2．3 系统硬件选型

2．3．1 光源系统设计

2．3．2 相机选型

2．3．3 镜头选型

2．3．4 主控制器选型

2．4 小结

第三章 口服液中微小异物的特性分析

3．1 引言

3．2 口服液中微小异物的运动规律分析

3．3 口服液序列图像特性分析

3．3．1 口服液序列图像中微小异物目标特性分析

3．3．2 口服液序列图像中背景噪声特性分析

3．3．3 口服液序列图像的样例分析

3．4 小结

第四章 图像的预处理

4．1 引言

4．2 成像系统标定

4．2．1 图像坐标系、相机坐标系与世界坐标系

4．2．2 线性模型相机标定

4．3 序列图像有效区域标定

4．3．1 灰度均衡化

4．3．2 边缘检测

4．3．3 有效区域标定

4．4 图像增强

4．5 图像背景抑制

4．6 小结

第五章 可见异物目标识别算法的研究

5．1 引言

5．2 阈值分割

5．3 目标搜索

5．4 特征提取

5．5 轨迹关联

5．6 试验及分析

5．7 小结

第六章 全自动灯检机软件系统设计

6．1 引言

6．2 整机系统架构

6．3 软件系统设计

6．3．1 系统软件结构

6．3．2 可见异物检测算法软件流程

6．3．3 人机交互界面简介

6．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文)