基于机器视觉的乳化肠食产品外观质量快速扫描检测方法

摘要

本发明涉及基于机器视觉的乳化肠食产品外观质量快速扫描检测方法，先将采集的乳化肠食产品图像输入计算机，进行图像处理；初步确定肠体在图像中所处的区域；确定肠体的左、右包扎端点位置坐标；对肠体的上、下侧边缘特征点进行等间距—短距扫描，得到肠体两侧的边缘特征点及其坐标值，获得肠体外观质量；本方法能够实现大量乳化肠食产品图像的快速扫描，从而大幅度减少数据处理的工作量，不仅能实现产品质量检验的标准化、客观化，还可大幅提高检测效率，节省大量的人力资源和成本，也必将会进一步促进图像智能检测技术在肠食产品外观质量检验中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于产品图像计算机智能检测技术领域，涉及一种基于机器视觉的乳 化肠食产品外观质量快速扫描检测方法。

背景技术

计算机图象处理技术及其在工业质量检测中的应用都有了较快的发展。然 而，目前我国大部分肠类产品加工企业对产品的“肠衣鼓起或爆裂”、“弯变程 度”等外观质量的检测，仍然借助于“人体视觉和主观判断”。这种检测方法不 但占用了大量的人力，还容易受个人视力、情绪、疲劳、光线等因素的影响，工 作效率低，分选差异大。一定程度上制约了肠食产品加工企业的发展。要提高肠 食产品的检验质量和效率，现有的外观质量检测手段需要革新。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的乳化肠食产品外观质量快速扫描 检测方法，以提高大量图像数据的实时处理效率。

为实现上述目的，本发明的基于机器视觉的乳化肠食产品外观质量快速扫描 检测方法步骤如下：

(1)将采集的乳化肠食产品图像输入计算机，进行图像处理；

(2)初步确定肠体在图像中所处的区域；

(3)确定肠体的左、右包扎端点位置坐标；

(4)对肠体的上、下侧边缘特征点进行等间距-短距扫描，得到肠体两侧 的边缘特征点及其坐标值，为外观质量测算和判别提供依据。

进一步的，所述步骤(1)中图像处理包括边缘锐化、滤波。

进一步的，所述步骤(2)中采用回缩扫描法初步确定肠体在图像中所处的 区域。

进一步的，所述回缩扫描法是根据设定的回缩步距h，分别检测到肠体的边 缘点。

进一步的，所述回缩步距h是根据图像尺寸、肠体在图像中的相对大小来设 定的。

进一步的，所述采用回缩扫描法初步确定肠体在图像中所处的区域的具体步 骤如下：

设肠体图象横向宽度为a，纵向高度为b，以象素为坐标单位，初始化该区 域的坐标参数：x₁＝0，x₂＝a，y₁＝0，y₂＝b；

(1)取x₁＝x₁+h，从(x₁，y₁)处开始，沿纵向往上扫描，若检测到产品边 缘点，则停止扫描，取x₁＝x₁-h，并跳到步骤(2)；若未检测到产品边缘点，则 再返回步骤(1)，开始新一轮往上扫描；若扫描完整幅图像后仍未碰到边缘点， 接着执行步骤(2)；

(2)取y₂＝y₂-h，并从(x₁，y₂)处开始，沿横向往右扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取y₂＝y₂+h，并跳到步骤(3)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(2)，开始新一轮往右扫描；若在步骤(1)和(2)中都未碰到边 缘点，说明图中无肠，后续扫描不需执行，返回；否则，执行步骤(3)；

(3)取x₂＝x₂-h，并从(x₂，y₂)处开始，沿纵向往下扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取x₂＝x₂+h，并跳到步骤(4)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(3)，开始新一轮往下扫描；

(4)取y₁＝y₁+h，并从(x₂，y₁)处开始，沿横向往左扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取y₁＝y₁-h，并跳到步骤(5)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(4)，开始新一轮往左扫描；

(5)初步确定肠体所在的大致区域：上述四步完成后，可获得四个确定的 值“x₁、x₂、y₁、y₂”，由“x＝x₁”、“x＝x₂”、“y＝y₁”、“y＝y₂”四条直线可划 定一个平行四边形区域。

进一步的，所述步骤(3)中肠体的左包扎端点的具体检测步骤是：取x₁＝ x₁+h/2，从(x₁，y₁)处开始往上扫描。若扫描到y＝y₂处，仍未扫描到边缘点， 再取x₁＝x₁+h/2，从(x₁，y₁)处向上扫描。如此往复，直至检测到左包扎端点 为止；该端点标记为M(x_M，y_M)，以象素为坐标单位。

进一步的，所述步骤(3)中肠体的右包扎端点的具体检测步骤是：取 x₂＝x₂-h/2，从(x₂，y₁)处开始向上扫描：若扫描到y＝y₂处，仍未扫描到边缘点， 则取x₂＝x₂-h/2，再次从(x₂，y₁)处向上扫描。如此往复，直到检测到右包扎端 点为止；该端点标记为M(x_N，y_N)，以象素为坐标单位。

进一步的，所述步骤(4)中等间距-短距扫描是连接肠体左、右包扎端点 构成姿态线，将该姿态线平行下移距离H成为平移线段，对肠体两侧的边缘点进 行扫描时，起始点在平移线段上，再向上进行扫描；然后，把肠体所在的区域按 肠体长度方向等分为n段，并沿中间各等分线进行向上短距扫描边检，以获得肠 体两侧的边缘点及其坐标值。

进一步的，所述下移距离H为肠体平均直径尺寸的1～2倍。

本发明的基于机器视觉的乳化肠食产品外观质量快速扫描检测方法，能够实 现大量乳化肠食产品图像的快速扫描，从而大幅度减少数据处理的工作量，不仅 能实现产品质量检验的标准化、客观化，还可大幅提高检测效率，节省大量的人 力资源和成本，也必将会进一步促进图像智能检测技术在肠食产品外观质量检验 中的应用。

附图说明

图1是实施例中回缩扫描肠体存在区域的示意图；

图2是实施例中肠体所在大致区域回缩扫描流程图；

图3是实施例中扫描检测左、右包扎端点示意图；

图4是实施例中肠体左、右包扎端点扫描检测流程图；

图5是实施例中对肠体进行等间距-短距扫描示意图；

图6是实施例中等间距-短距扫描肠体两侧边缘点流程图。

具体实施方式

通过图象采集系统，将产品以数字图像的形式送入计算机。虽然可通过适当 的机械摆放机构和控制方法保证“肠体”在数字图像中大致处于某中间位置，但 “肠体”在图像中的具体位置和姿态等信息仍有较多随机性。为提高产品图象的 检测效率，本专利给出了一种新颖的快速扫描策略或方法，可快速确定“肠体” 在图像中的具体位置、姿态和边缘特征点坐标等。

具体步骤如下：

1)产品以数字图像形式进入计算机，先完成边缘锐化、滤波等常规处理。 之后，对“肠体”在数字图像中的具体坐标位置、和边缘特征点进行检测。

2)初步确定肠体在数字图像中所处的大致区域

如图1所示，设产品图象横向宽度为a，纵向高度为b，以象素为坐标单位。 图1中标识的“①、②、③、④”表示回缩扫描的步骤。经过“回缩扫描”后， 可确定肠体所在的大致区域，如图2中间的粗实线平行四边形区域。

初始化该区域的坐标参数：x₁＝0，x₂＝a，y₁＝0，y₂＝b。

然后，采用图示“回缩扫描法”初步确定产品所在区域。“回缩步距h”可 根据图像尺寸、肠体在图像中的相对大小等因素来选取，不宜太大，也不宜太小。 若h太大，会导致所确定的区域偏大；若h太小，会加长扫描时间。

例如：可选取“回缩步距h”为图像宽度的1/20倍，即h＝a/20，如图2 所示，具体扫描步骤如下：

(1)取x₁＝x₁+h，从(x₁，y₁)处开始，沿纵向往上扫描，若检测到产品边 缘点，则停止扫描，取x₁＝x₁-h，并跳到步骤(2)；若未检测到产品边缘点，则 再返回步骤(1)，开始新一轮往上扫描；若扫描完整幅图像后仍未碰到边缘点， 接着执行步骤(2)。

(2)取y₂＝y₂-h，并从(x₁，y₂)处开始，沿横向往右扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取y₂＝y₂+h，并跳到步骤(3)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(2)，开始新一轮往右扫描；若在步骤(1)和(2)中都未碰到边 缘点，说明“图中无肠”，后续扫描不需执行，返回；否则，执行步骤(3)。

(3)取x₂＝x₂-h，并从(x₂，y₂)处开始，沿纵向往下扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取x₂＝x₂+h，并跳到步骤(4)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(3)，开始新一轮往下扫描。

(4)取y₁＝y₁+h，并从(x₂，y₁)处开始，沿横向往左扫描，若检测到产品 边缘点，则停止扫描，取y₁＝y₁-h，并跳到步骤(5)；若未检测到产品边缘点， 则返回步骤(4)，开始新一轮往左扫描。

(5)初步确定肠体所在的大致区域

上述四步完成后，可获得四个确定的值“x₁、x₂、y₁、y₂”。由“x＝x₁”、 “x＝x₂”、“y＝y₁”、“y＝y₂”四条直线可划定一个平行四边形区域，即图2中： (x₁，y₁)、(x₁，y₂)、(x₂，y₂)和(x₂，y₁)四个点所确定的区域。

根据该四边形区域的宽和高，可大致确定肠体在图象中的摆放姿态是“横向” 或“纵向”。而实际中肠体在图像中的姿态可用机械摆放装置实现，下面仅以“肠 体”在图像中以“横向”摆放为例，介绍肠体左、右两端点的扫描检测原理。

注：若肠体在图像中以“纵向”摆放，后续检测方法类似。

3)确定左包扎端点位置坐标

如图4所示，取x₁＝x₁+h/2，从(x₁，y₁)处开始往上扫描。若扫描到y＝y₂处，仍未扫描到边缘点，再取x₁＝x₁+h/2，从(x₁，y₁)处向上扫描。如此往复， 直至检测到“左包扎(参考)端点”为止。

该端点标记为M(x_M，y_M)，以象素为坐标单位。

图3给出了肠体左包扎(参考)端点的扫描检测示意图，见图中的标注⑥。 图中四个坐标点(x₁，y₁)、(x₁，y₂)、(x₂，y₂)和(x₂，y₁)所构成的平行四 边形区域，是经过图1所示“回缩扫描”后，确定的肠体所在大致区域。

4)确定右包扎端点位置坐标

如图4所示，取x₂＝x₂-h/2，从(x₂，y₁)处开始向上扫描：若扫描到y＝y₂处，仍未扫描到边缘点，则取x₂＝x₂-h/2，再次从(x₂，y₁)处向上扫描。如此往 复，直到检测到右包扎(参考)端点为止。

该端点标记为N(x_N，y_N)，以象素为坐标单位。

图3给出了肠体右包扎(参考)端点的扫描检测示意图，见图中的标注⑦。

5)对肠体的上、下侧边缘特征点进行“等间距-短距”扫描

如图6所示，根据左、右包扎参考端点M和N，即可确定肠体在数字图像中 的具体位置和姿态线把姿态线“MN”平行下移一段距离H，可得到另 一线段“AB”，两线间距可取为肠体平均直径尺寸的1～2倍(典型值1.5倍)。

若姿态线的倾角记为φ，肠体直径记为D，则有：

对肠体两侧的边缘点进行扫描时，扫点起始点放在线段“AB”上，再向上进 行扫描。

然后，把“肠体”所在的(实际)区域按横向等分为5～12段，并沿中间各 等分线进行向上短距扫描边检，以获得肠体两侧一些列边缘点及其坐标值。

图5所示为把“肠体”所在(实际)区域沿横向等分为10段后，在中间9 条等分线处对肠体进行扫描边检，分别在肠体的上、下两侧各得到9个边缘点。 这些边缘点的坐标值可用作测算肠体外观质量的计算依据。

6)肠食产品外观质量的检测判别流程

根据上述端点及肠体两侧边缘点快速扫描技术原理，再结合适当的肠食产品 外观质量测量算法，可实现快速外观质量检测。

具体实施方式：

第一步，在产品图像采集后，先通过“回缩扫描法”扫描确定图中“有否” 肠体对象；若“图中无肠”，则停止后续扫描检测；若图中有肠，则确定肠体在 数字图象中所存在的大致区域。

具体过程参见图2给出的肠体所在区域的“回缩扫描”流程图。经过该扫描 计算流程之后，可获得肠体所在大致区域的四个角点坐标(见图3中由(x₁，y₁)、 (x₂，y₁)、(x₂，y₂)和(x₂，y₁)等四个角点所确定的四边形区域)。

第二步，若“图中有肠”，而且已确定肠体存在的大致区域，紧接着进行肠 体两包扎(参考)端点的扫描检测。图4给出了肠体左、右(参考)端点扫描检 测流程图。首先从左边开始，通过小间距扫描确定左包扎参考端点；然后再从右 边开始，通过小间距扫描确定右包扎参考端点。

第三步，根据检测到的左、右参考端点坐标，确定肠体在图像中存在的“具 体位置和摆放姿态”。根据姿态线，确定短距扫描的起始点位置，即：起始点应 从与姿态线平行的下面另一条线段上开始，两线间距可取为肠体直径尺寸的1～ 2倍(典型值1.5倍)。

第四步，确定了扫描起始位置后，从左到右，沿等距线向上(纵向)扫描， 扫描线之间的距离可取为肠体横向长度的1/5～1/12倍；每条扫描线上可得到 上、下两个边缘点及坐标值。以扫描线间距等于肠体横向长度的1/10倍为例， 在中间9条扫描线上共可获得9个上侧边缘点和9个下侧边缘点，这些边缘点的 坐标值可用于产品外观质量指标的测算。