第一篇：機(jī)器視覺檢測卷煙條盒包裝質(zhì)量

機(jī)器視覺檢測卷煙條盒包裝質(zhì)量

1．引言

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品，如CCD、CMOS和光電管等，將被攝取的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，再根據(jù)判別的結(jié)果控制現(xiàn)場的設(shè)備。典型的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括如下部分：光源，鏡頭，CCD照相機(jī)，圖像處理單元（或圖像采集卡），圖像處理軟件，監(jiān)視器，通訊/輸入輸出單元等。

隨著中國加入WTO，市場競爭日益激烈，卷煙企業(yè)為了提高產(chǎn)品的競爭力，更好的開拓市場，在加大卷煙質(zhì)量的技改力度、提高卷煙質(zhì)量的同時(shí)，對卷煙制品的包裝形式及包裝質(zhì)量也加大了改造力度，以在激烈的市場競爭中更好的鞏固和開拓市場。卷煙產(chǎn)品包裝質(zhì)量的檢測，是市場營銷過程中保證質(zhì)量的一個(gè)重要手段。傳統(tǒng)的煙支條盒包裝質(zhì)量完全由人眼檢測，而長時(shí)間工作會(huì)使人眼產(chǎn)生視覺疲勞，難以避免產(chǎn)品錯(cuò)檢、漏檢情況的出現(xiàn)。基于機(jī)器視覺開發(fā)的檢測系統(tǒng)使得在產(chǎn)品質(zhì)量的檢測過程中用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，降低了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，在提高卷煙包裝質(zhì)量的技改方面滿足了企業(yè)的需求。

2． 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)采用線性光源以產(chǎn)生照明能量集中、光強(qiáng)分布均勻的一條光帶；采用多個(gè)相機(jī)對條盒需要檢測的各個(gè)面進(jìn)行拍照，以保證檢測的全面性；采用外觸發(fā)模式使各個(gè)面的圖像分通道進(jìn)入圖像采集單元；經(jīng)過處理單元對各通道的圖像進(jìn)行復(fù)雜的表面檢測運(yùn)算，如果發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)通道的圖像存在表面質(zhì)量缺陷，則對下位機(jī)給出控制信號(hào)，使執(zhí)行單元在該不合格條盒通過時(shí)將其剔除；系統(tǒng)顯示器實(shí)時(shí)顯示各通道圖像及其檢測結(jié)果，并給出缺陷的分析結(jié)果。

系統(tǒng)的圖像采集單元包括圖像采集卡、D/A轉(zhuǎn)換卡、光源、CCD相機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為圖像處理單元，以PLC控制系統(tǒng)控制執(zhí)行單元。

3． 圖像采集

圖像的獲取實(shí)際上是將被測物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)化成能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)，它直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。一般利用光源、光學(xué)系統(tǒng)，相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理單元獲取被測物體的圖像。

光源是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因?yàn)樗苯佑绊戄斎霐?shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。條盒的外包裝透明紙對光的反射、折射效果都很強(qiáng)，所以系統(tǒng)的照明系統(tǒng)采用多種型號(hào)的LED條形光源組合構(gòu)成，照明方式為反射式照明，為延長光源的使用壽命，保持光源的高亮度、高穩(wěn)定性，相機(jī)拍照時(shí)采用頻閃光，頻閃速度與相機(jī)的掃描速度同步。

在機(jī)器視覺中，CCD攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。按照其所用的CCD器件可分為線陣式和面陣式兩大類。線陣式攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息，被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過，才能獲得完整的圖像，而面陣式攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息。在條盒包裝質(zhì)量檢測系統(tǒng)中需要一次取得條盒外包裝五個(gè)面的圖像，設(shè)計(jì)中采用四個(gè)面陣式CCD攝像機(jī)同步拍照。

圖像采集卡是控制攝像機(jī)拍照、完成圖像采集和數(shù)字化、協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的重要設(shè)備。它一般具有以下模塊：1.A/D轉(zhuǎn)換模塊2.時(shí)序及采集控制模塊3.圖像處理模塊4.PCI總線接口及控制模塊5.相機(jī)控制模塊6.數(shù)字輸入/輸出模塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用外觸發(fā)模式對條盒進(jìn)行拍照，圖像采集卡通過TTL信號(hào)與外部裝置（傳感器、光源頻閃控制器、PLC等）進(jìn)行通信，用于響應(yīng)頻閃、拍照和給出剔除信號(hào)。

4．圖像的分析處理

目前卷煙條盒包裝主要存在破損、翹邊、反包、包裝錯(cuò)位、封簽（偏移、疊角、缺失）等缺陷，在圖像處理單元利用圖像定位、邊緣檢測、斑點(diǎn)分析等算法，對各個(gè)通道的圖像進(jìn)行分析，以確定產(chǎn)品包裝是否存在質(zhì)量缺陷。

4.1定位配準(zhǔn)（Locator）

定位配準(zhǔn)是圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行缺陷檢測的必要條件，定位準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到整個(gè)視覺系統(tǒng)的成敗。傳統(tǒng)的物體定位技術(shù)通過尋找統(tǒng)計(jì)模板（參考圖像）與物體（產(chǎn)品圖像）間的灰度級相關(guān)度的方法來決定物體的X、Y坐標(biāo)，本系統(tǒng)定位采用幾何特征匹配，通過設(shè)置興趣域并學(xué)習(xí)興趣域內(nèi)物體的幾何特征，然后在圖像內(nèi)尋找相似形狀的物體，不依賴于特殊的像素灰度，提高了定位物體的能力，在改變物體角度、尺寸、明暗度等條件的情況下仍能精確定位物體。應(yīng)用中的特點(diǎn)：

·基于圖像中條盒輪廓或邊緣找尋和定位條盒；

·設(shè)定模板后，所有查找都基于模板操作；

·對于相似的模板進(jìn)行加權(quán)處理，能自動(dòng)去模糊化（二意性）；

·容許陰影、對比度低、邊緣不清或背景噪音；

·定位器返回找到條盒特征的X、Y坐標(biāo)。

4.2邊緣檢測（Edge）

邊緣是指圖像局部亮度變化最顯著的部分，主要存在于目標(biāo)與目標(biāo)、目標(biāo)與背景、區(qū)域與區(qū)域（包括不同色彩）之間。圖像中被查找的邊緣被標(biāo)記為從全暗至全亮或從全亮至全暗范圍內(nèi)的灰度值變化，邊緣工具從圖像中去除常量或變化緩慢的背景，保留作為圖像特征的邊緣，并計(jì)算邊緣的幅度和角度。邊緣的幅度指穿過邊緣時(shí)灰度值的變化量；邊緣的角度是指邊緣與垂直方向的夾角。下圖為兩個(gè)三角形。其中，箭頭的方向表示邊緣的角度，箭頭的大小表示邊緣的幅度。每一三角形具有同樣的邊緣角度，但由于背景的灰度值不同，左邊三角形的幅度大于右方三角形。大多數(shù)由真實(shí)圖像產(chǎn)生出的邊緣幅度圖像包含虛假的或噪聲邊緣像素，這些邊緣像素是視頻噪聲、反射或其它圖像缺陷所造成的。通過在邊緣幅度圖像中設(shè)置閥值，可消除這些虛假像素。設(shè)置閥值在消除虛假邊緣的同時(shí)，還常會(huì)消除真正的邊緣。因?yàn)檎嬲倪吘壋Ｓ梢恍┼徑袼氐募蠘?gòu)成。通過在邊緣圖像中設(shè)置邊緣滯后閥值，可在消除虛假邊緣的同時(shí)，保留真正的邊緣。邊緣滯后閥值消除了一些像素，這些像素的灰度較那些與其它邊緣像素不相鄰的像素低一定的幅度，較邊緣幅度圖像高一定的幅度。這一方法保留了形成真正邊緣的連續(xù)邊緣像素，而消除了由噪聲或其它圖像缺陷而形成的邊緣像素。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中通過在邊緣工具中設(shè)置邊緣滯后閥值和幅度范圍來檢測條盒邊緣及透明紙褶皺的缺陷。

4.3斑點(diǎn)分析（Blob Analysis）

Blob分析可為視覺系統(tǒng)提供圖像中斑點(diǎn)的數(shù)量、位置、形狀和方向，還可提供相關(guān)斑點(diǎn)間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其是一種對閉合目標(biāo)形狀進(jìn)行分析處理的基本方法。

Blob分析從場景的灰度圖象著手進(jìn)行分析，在進(jìn)行分析以前，利用二值化（Bilinear Interpolation）把圖像分割為構(gòu)成斑點(diǎn)（Blob）和局部背景的像素集合，典型的目標(biāo)像素被賦值為1，背景像素被賦值為0。分割時(shí)設(shè)定了兩種方法固定閥值分割（Hard Threshold）和動(dòng)態(tài)閥值分割（Soft Threshold）。

當(dāng)圖像被分割為目標(biāo)像素和背景像素后，進(jìn)行連通性分析，在圖像中尋找一個(gè)或多個(gè)相似灰度的“斑點(diǎn)”,并將這些“斑點(diǎn)”按照四鄰域或者八鄰域方式進(jìn)行連通性分析，將目標(biāo)像素聚合為目標(biāo)像素或斑點(diǎn)的連接體，就形成了一個(gè)Blob單元。通過對Blob單元進(jìn)行圖形特征分析，可以將單純的圖案灰度信息迅速轉(zhuǎn)化為圖案的形狀信息，包括圖形的質(zhì)心、面積、周長等。使用Blob分析，通過多級分類器的過濾，在一定程度上可滿足對條盒透明紙破損、反包、盒皮印刷等缺陷的檢測需求。

5．系統(tǒng)的總體開發(fā)

在條盒外包裝質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，采用的處理方式是基于PC機(jī)的檢測處理系統(tǒng)。開發(fā)時(shí)綜合考慮了系統(tǒng)與相機(jī)、采集卡、外部PLC、以及PC本身外設(shè)的連接與通信控制，提供了友好的人機(jī)界面和可靠歷史記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫；檢測到質(zhì)量缺陷時(shí)，提示缺陷類別，對執(zhí)行單元給出剔除信號(hào)。

執(zhí)行單元是系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其作用就是響應(yīng)上位機(jī)給出的剔除指令，準(zhǔn)確無誤地剔除不合格的條盒。在生產(chǎn)流水線運(yùn)行的高峰時(shí)期，速度可達(dá)到8條/s，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性，設(shè)計(jì)中電控系統(tǒng)采用西門子的S7-200 PLC，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中應(yīng)用高速的電磁閥組和噴吹腔體，使其能夠?qū)μ蕹盘?hào)給出快速響應(yīng)。

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第二篇：煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測

煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測

在機(jī)器視覺檢測中，每一種檢測都有其特殊性，對應(yīng)不同的檢測對象與檢測目的，需要不同的檢測方法。本文結(jié)合煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測項(xiàng)目，介紹機(jī)器視覺檢測的具體方法。

1概述

1.1煙標(biāo)印刷的特點(diǎn)和煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的現(xiàn)狀

煙標(biāo)印刷是技術(shù)含量與質(zhì)量要求最高的印刷之一。正是由于煙標(biāo)印刷有著嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以即使采用先進(jìn)的進(jìn)口印刷機(jī)械，產(chǎn)品也存在較多的次品。我國的煙標(biāo)印刷企業(yè)目前一般采用人工在印中抽樣及印后逐一目測的方法分揀次品。在煙標(biāo)印刷企業(yè)常常出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：印刷車間，從國外進(jìn)口的高檔印刷機(jī)飛快的運(yùn)轉(zhuǎn)，幾名工人輕松地注視著監(jiān)控儀器；而在一旁的印刷質(zhì)量檢測區(qū)，幾十上百的工人在緊張地對印好的成品作逐一檢測?？梢娔壳暗臋z測方法效率低、成本高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)人工檢測主觀性強(qiáng)，容易造成檢測標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一。印刷企業(yè)通常還需要對次品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便查找次品產(chǎn)生的原因，在采用人工檢測時(shí)只能對次品進(jìn)行抽樣統(tǒng)計(jì)，要想實(shí)現(xiàn)全部次品的分類統(tǒng)計(jì)是很困難甚至是不可實(shí)現(xiàn)的。如果采用機(jī)器視覺檢測，當(dāng)前煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測中存在的諸多問題便可迎刃而解。對煙標(biāo)印刷質(zhì)量機(jī)器視覺檢測的有關(guān)理論問題進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上研制出一套可以代替人的視覺對煙標(biāo)印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測的系統(tǒng)，將大大提高煙標(biāo)印刷企業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。

1.2煙標(biāo)印刷缺陷

煙標(biāo)可能存在多種的印刷缺陷,如重影,燙金殘缺,飛墨,墨色不均等,主要可歸為以下幾類:

1）套色缺陷。其表現(xiàn)為圖案邊緣出現(xiàn)重影，圖案之間相對位置偏移，實(shí)質(zhì)為印刷套色出現(xiàn)偏差。

2）燙金缺陷。其表現(xiàn)為燙金不全甚至沒有或燙金位置偏移。

3）污跡。其表現(xiàn)為表面浮臟，或是有墨跡。

4）壓凸缺陷。壓凸部分與對應(yīng)的文字或圖案沒有對準(zhǔn)，或壓凸的深度不符合要求。

以上幾類缺陷有的有著具體的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如套色的偏差要求限制在0.2mm，而大多數(shù) 則是憑人的主觀判斷，如燙金污跡等。

（a）標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像

（b）有套色問題的煙標(biāo)圖像 圖1 標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像和有套色問題煙標(biāo)圖像的對比

（a）標(biāo)準(zhǔn)演變圖像

（b）有套色問題的煙標(biāo)圖像 圖2.標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像和有套色問題煙標(biāo)圖像的對比（高分辨率、局部）

圖1為標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)和有套色問題的煙標(biāo)的對比圖像，不過由于分辨率的原因,兩幅圖像的差別很難分辨。圖2是局部對比圖,由于分辨率的提高,差異已經(jīng)可以容易的看到：問題煙標(biāo)的字跡不清,有重影，部分邊緣顏色錯(cuò)誤。1.3機(jī)器視覺煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的難點(diǎn)

機(jī)器視覺煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測有以下一些難點(diǎn)：

1、套色檢測精度高

煙標(biāo)印刷最大的特點(diǎn)就是精細(xì),質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)很高,套色的精度一般要求達(dá)到0.2mm所以在較低分辨率下很難顯示出套色問題(如圖1),這就需要提高分辨率。但隨著分辨率的提高,圖像尺寸也增加，圖像處理的運(yùn)算量也大大提高，給圖像處理帶來了一些困難。

2、污跡分布隨機(jī)

由于污跡分布的隨機(jī)性,煙標(biāo)圖像的每一部分都必須進(jìn)行檢測，使得檢測的運(yùn)算量很大，這在采用高分辨率圖像后顯得更為突出。

3、干擾因素多

煙標(biāo)并不是一個(gè)平面的印刷品，其上還有壓痕(為方便折疊而壓的凹槽)、切口(這會(huì)使得煙標(biāo)的某些部位上翹或下壓)，這些不規(guī)則的壓痕和切口會(huì)影響到煙標(biāo)圖案的相對位置，給檢測帶來困難。

4、各印刷缺陷互相干擾

如燙金圖案的缺損，可能會(huì)被誤判為污跡;當(dāng)污跡恰好覆蓋燙金圖案時(shí)，污跡也可能被誤判為燙金缺損。

2特征定位

煙標(biāo)的印刷質(zhì)量檢測主要就是檢測出套色,燙金,污跡等印刷缺陷,但是在進(jìn)行這些缺陷檢測之前需要作一些的工作，為這檢測提供必要的信息。這些工作主要包括：特征定位和圖像配準(zhǔn)。

有關(guān)位置的印刷缺陷檢測均需要位置信息，而通過特征定位則可以求得位置信息。特征定位的準(zhǔn)確程度直接關(guān)系到后續(xù)檢測的效果，所以特征定位是煙標(biāo)印刷質(zhì)量檢測的關(guān)鍵步驟之一。

2.1特征的類型

圖3為三種不同種類的煙標(biāo)圖像(圖3中標(biāo)注的英文字母對應(yīng)圖4中各煙標(biāo)特征在整幅煙標(biāo)圖像中的位置)。由這些圖像可以看出煙標(biāo)具有大量的特征，這些特征主要分為以下幾種類型：

1、水平邊緣

位于兩種不同顏色區(qū)域的水平連接處，如圖4（a）

2、水平雙邊緣

表現(xiàn)為水平細(xì)線，如圖4（b）

3、垂直邊緣

位于兩種不同顏色區(qū)域的垂直連接處，如圖4(c)

圖3 不同種類的煙標(biāo)

圖3中標(biāo)注的英文字母對應(yīng)圖4中各煙標(biāo)特征在整幅煙標(biāo)圖像中的位置。

圖4 不同類型的特征

2.2煙標(biāo)圖像特征定位的搜索范圍

煙標(biāo)圖像有三個(gè)重要的特點(diǎn)：一是圖像旋轉(zhuǎn)角很?。ㄈ鐖D3（b））的旋轉(zhuǎn)角僅為0.06度），所以在局部可以認(rèn)為沒有旋轉(zhuǎn)；二是圖像間比例尺差異很小(僅為千分之幾)；三是圖像間平移也很小。這三個(gè)特點(diǎn)決定了標(biāo)準(zhǔn)圖像和目標(biāo)圖像的對應(yīng)特征的位置（圖像坐標(biāo)）相差很小，這就意味著對目標(biāo)圖像特定特征的搜索可限制在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，如果能求得目標(biāo)圖像對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)圖像的概略位置，則這個(gè)范圍更小。

煙標(biāo)圖像同時(shí)還有另外一些特點(diǎn)，這些特點(diǎn)又使得特征的搜索范圍必須變大。一是煙標(biāo)上存在的大量壓痕和切口，壓痕和切口的細(xì)微差別就會(huì)使特征的位置發(fā)生變化；二是煙標(biāo)的套色偏差，套色偏差會(huì)使特征的相對位置發(fā)生改變。

綜合以上，影響目標(biāo)圖像的特征搜索范圍的因素有：特征的概略位置精度，壓痕切口偏差,標(biāo)準(zhǔn)圖像套色偏差，目標(biāo)圖像套色偏差。特征的概略位置精度同采用的求法有關(guān)，本文下一節(jié)將對其進(jìn)行討論；壓痕切口偏差為經(jīng)驗(yàn)值，可統(tǒng)計(jì)得到；套色偏差可采用本文4節(jié)方法求得。

3圖像配準(zhǔn)

圖像配準(zhǔn)是印刷缺陷檢測的基礎(chǔ)，套色、燙金、污跡等檢測只有在目標(biāo)煙標(biāo)圖像同標(biāo)準(zhǔn)煙標(biāo)圖像配準(zhǔn)的前提下才能進(jìn)行。

煙標(biāo)圖像有很多特點(diǎn)，其中一個(gè)就是有大量特征存在。圖像配準(zhǔn)的算法很多，如基于邊緣的配準(zhǔn)算法，基于角點(diǎn)檢測的配準(zhǔn)算法等等，本文則主要針對煙標(biāo)圖像的特點(diǎn)提出了一種基于特征定位的圖像配準(zhǔn)方法。該方法的基本步驟為：首先進(jìn)行特征定位，接著計(jì)算幾何變換參數(shù)，最后重采樣生成配準(zhǔn)圖像。3.1特征定位

特征定位的方法見第2節(jié)。特征選取應(yīng)注意：

1、優(yōu)先選取直角點(diǎn)。

2、水平邊緣/沐平雙邊緣同垂直邊緣/垂直雙邊緣應(yīng)成對選取，即選一條水平邊緣/水平雙邊緣就要選一條垂直邊繳垂直雙邊緣，而且這兩條邊緣應(yīng)盡量靠近。

3、多選取一些特征以作冗余校驗(yàn)，在選取文字/標(biāo)志特征時(shí)更應(yīng)如此。

4、避免選擇彼此距離過近的特征。

3.2重采樣

求得變換參數(shù)以后，標(biāo)準(zhǔn)圖像上的所有點(diǎn)在待檢測圖像上的同名點(diǎn)的位置就可以求出來了。而這些位置的坐標(biāo)值可能不是整數(shù)，所以不能直接得到這些位置上的點(diǎn)的灰度值，這就需要進(jìn)行內(nèi)插，也稱為重采樣。

4套色檢測

4.1套色不準(zhǔn)產(chǎn)生的原因

導(dǎo)致套色不準(zhǔn)的原因主要有以下一些：

1、設(shè)備精度差引起的套色不準(zhǔn)

印刷機(jī)上的滾筒齒輪、版臺(tái)齒條、連桿軸承、遞紙牙!凸輪以及聯(lián)動(dòng)前規(guī)和側(cè)規(guī)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件發(fā)生磨損松動(dòng)時(shí)，易使印品套色失準(zhǔn)。

2、機(jī)器調(diào)整不當(dāng)引起的套色不準(zhǔn)

在印刷過程中，若叼牙的叼紙量過小，叼不住紙邊，壓印時(shí)就容易產(chǎn)生滑移。遞紙牙、叼牙開閉動(dòng)作失調(diào)，叼紙牙的壓力不足，輸紙系統(tǒng)的某些部件失調(diào)，都會(huì)導(dǎo)致套色不準(zhǔn)。此外，印刷壓力過大，包襯盲目增厚，包襯松動(dòng)也是造成印刷版面走樣(版面拉大)，套色失準(zhǔn)的原因。

3、紙張伸縮變形引起的套色不準(zhǔn)

紙張含水量異常、紙邊卷曲時(shí),會(huì)出現(xiàn)套色不準(zhǔn)現(xiàn)象。

4、操作不當(dāng)引起的套色不準(zhǔn)

印版底托不良，壓力過大，油墨層薪稠度過大,紙張裁切不規(guī)范都會(huì)使得套色失準(zhǔn)。4.2基于套色十字絲的印刷套色檢測

煙標(biāo)上都印有套色標(biāo)志，而這些標(biāo)志通常呈十字絲狀，稱為套色十字絲。套色印刷的每一種顏色都對應(yīng)一個(gè)十字絲，在套色完全準(zhǔn)確的情況下，各顏色的十字絲完全重合(如圖5（a）)，而在套色不準(zhǔn)的情況下，各色十字絲彼此不能完全重合(如圖5（d）)，它們之間的偏差就是套色偏差。所以檢測印刷套色偏差可以通過檢測套色十字絲來完成。本文將這種檢測方法稱為基于套色十字絲的印刷套色檢測。4.3二值圖像處理

由于圖像噪聲的影響，分割后的二值圖像還要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。圖像背景中的一些噪聲點(diǎn),也可能被劃分成十字絲,反映在二值圖像上就是,除圖像中央十字絲本來所在的位置存在黑像素外,其他區(qū)域還零星分布著一些黑像素(設(shè)分割后的圖像,目標(biāo)為黑,背景為白,下文均如此)。為了去除這些零星黑像素,本文提出了一種孤立點(diǎn)剔除算法。

5燙金缺陷檢測

燙金是指在一定的溫度和壓力下將電化鋁箔燙印到承印物表面的工藝過程。電化鋁燙印的圖文呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的金屬光澤，色彩鮮艷奪目、永不褪色。尤其是金銀電化鋁，以其富麗堂皇、精致高雅的裝演點(diǎn)綴了印刷品表面，增強(qiáng)了印品的藝術(shù)性,使產(chǎn)品具有高檔的感覺。所以燙金工藝被廣泛地應(yīng)用于高檔、精美的包裝裝橫商標(biāo)、掛歷和書刊封面等印刷品上。燙金的主要材料是電化鋁，它是以滌綸薄膜為片基，涂上醇溶性染色樹脂層，經(jīng)真空噴鍍金屬鋁，再涂上膠粘層而制成。其工藝主要是利用熱壓轉(zhuǎn)移的原理,在合壓作用下,電化鋁與燙印版、承印物接觸，由于電熱板的升溫使?fàn)C印版具有一定的熱量，電化鋁受熱使熱熔性的染色樹脂層和膠粘劑熔化，染色樹脂層粘力減小，而特種熱敏膠粘劑熔化后粘性增加，鋁層與電化鋁基膜剝離的同時(shí)轉(zhuǎn)印到了承印物上，隨著壓力的卸除，膠粘劑迅速冷卻固化，鋁層牢固地附著在承印物上，完成燙印過程。煙標(biāo)作為高檔印刷品，也大量采用了燙金工藝。

在燙金的過程中有多種因素可能影響燙金的質(zhì)量，其中最主要因素有燙金的溫度、壓力和速度。如果燙金溫度過高，熔化過度，燙印圖文周圍的電化鋁也熔化脫落而產(chǎn)生糊版，同時(shí)高溫還會(huì)使電化鋁染色樹脂和鋁層發(fā)生化學(xué)變化，燙印產(chǎn)品亮度降低或失去金屬光澤；如

果燙金溫度過低，熔化不充分，也會(huì)造成燙印不上或燙印不牢，印跡不牢固、易脫落，或者缺筆斷劃、印跡發(fā)花。即便燙金溫度合適，如果壓力不足，也無法使電化鋁良好地轉(zhuǎn)移到承印物上，就會(huì)產(chǎn)生印跡發(fā)虛、花版、掉色等問題；相反，如果壓力過大，襯墊和承印物的壓縮變形過大，印跡則會(huì)發(fā)粗，甚至粘連、糊版。燙金速度越快，燙印接觸時(shí)間越短，熱熔性的染色樹脂層和膠粘劑就可能來不及充分熔化，從而導(dǎo)致印跡發(fā)虛甚至燙印不上；而如果燙印速度過慢,會(huì)使電化鋁接觸時(shí)間過長，雖然粘結(jié)比較牢固,但印跡會(huì)變粗。除了溫度，壓力，速度三大因素以外，其它如紙張,電解鋁質(zhì)量也都對燙金質(zhì)量產(chǎn)生影響。這些因素使得燙金質(zhì)量的控制比較困難,而燙金缺陷在所有印刷缺陷中的出現(xiàn)的幾率也是比較高的,所以燙金質(zhì)量的檢測就顯得尤為重要。

第三篇：機(jī)器視覺教學(xué)大綱

《機(jī)器視覺》教學(xué)大綱 課程編碼：08241059 課程名稱：機(jī)器視覺 英文名稱：MACHINE VISION 開課學(xué)期：7 學(xué)時(shí)/學(xué)分：36/2（其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4）課程類型：專業(yè)方向選修課 開課專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 選用教材：賈云得編著 《機(jī)器視覺》 科學(xué)出版社 2002年 主要參考書：

1.ROBOTICS: Control, Sensing, Vision, and Intelligence, K.S.Fu，McGraw-Hill Publishing Company, 1987 2.張廣軍編著，機(jī)器視覺，科學(xué)出版社，2005年 執(zhí)筆人：

本課程主要內(nèi)容包括：二值圖像分析、圖像預(yù)處理、邊緣檢測、圖像分割、紋理分析、明暗分析、彩色感知、深度圖與立體視覺。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握機(jī)器視覺的基礎(chǔ)理論、基本方法和實(shí)用算法。

一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù) 機(jī)器視覺課程是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)在智能機(jī)器方向的一門專業(yè)方向選修課。機(jī)器智能化是機(jī)械學(xué)科的重要發(fā)展方向，也是國際上跨學(xué)科的熱門研究領(lǐng)域。而機(jī)器視覺是智能機(jī)器的重要組成部分，它與圖象處理、模式識(shí)別、人工智能、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及神經(jīng)物理學(xué)及認(rèn)知科學(xué)等都有緊密的關(guān)系。本課程對于開闊學(xué)生視野、使學(xué)生了解本專業(yè)的發(fā)展前沿，把學(xué)生培養(yǎng)成面向二十一世紀(jì)的復(fù)合型人才具有重要的地位和作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生也能掌握一定的科學(xué)研究方法與技能，為有潛力成為研究型人才的學(xué)生打下一定基礎(chǔ)。

二、教學(xué)基本要求 本課程主要內(nèi)容包括：二值圖像分析、圖像預(yù)處理、邊緣檢測、圖像分割、紋理分析、明暗分析、深度圖與立體視覺。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握機(jī)器視覺的基礎(chǔ)理論、基本方法和實(shí)用算法。

本大綱僅列出達(dá)到教學(xué)基本要求的課程內(nèi)容，不限制講述的體系、方式和方法，列出的內(nèi)容并非要求都講，有些內(nèi)容，可以通過自學(xué)達(dá)到教學(xué)基本要求。

使用CAI課件作為輔助教學(xué)手段可以節(jié)省大量時(shí)間，傳遞更多的信息量，所以本課程建議使用CAI課件。

作業(yè)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，為了幫助學(xué)生掌握課程的基本內(nèi)容，培養(yǎng)分析、運(yùn)算的能力，建議布置作業(yè)5－8次，并在期末前安排一次綜合作業(yè)作為主要考查環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間共4學(xué)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)每小組4－6人，使每個(gè)學(xué)生均有親自操作的機(jī)會(huì)。

三、各章節(jié)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配 1． 人類視覺與機(jī)器視覺(4學(xué)時(shí)): 人類視覺原理與視覺信息的處理過程；

機(jī)器視覺理論框架與應(yīng)用；

成像幾何學(xué)基礎(chǔ)。

2． 值圖像分析與區(qū)域分析（4學(xué)時(shí)）：閾值、幾何特性、投影、游程長度編碼、二值圖像算法；

區(qū)域和邊緣、分割、區(qū)域表示、分裂和合并。

3． 圖像預(yù)處理（4學(xué)時(shí)）：直方圖修正、圖像線性運(yùn)算、線性濾波器、非線性濾波器。

4． 邊緣檢測和輪廓表示（4學(xué)時(shí)）：梯度、邊緣檢測算法、二階微分算子、LoG算法、圖像逼近、Canny邊緣檢測器；

數(shù)字曲線及其表示、曲線擬合、Hough變換。

5．紋理（4學(xué)時(shí)）：紋理分析統(tǒng)計(jì)方法、有序紋理的結(jié)構(gòu)分析、基于模型的紋理分析、用分形理論分析紋理、從紋理恢復(fù)形狀。

6． 明暗分析（4學(xué)時(shí)）：圖像輻射度、表面方向、反射圖、從圖像明暗恢復(fù)形狀、光度立體。

7． 雙目立體視覺（4學(xué)時(shí)）：雙目立體視覺原理、精度分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、立體成像、立體匹配、系統(tǒng)標(biāo)定。

8． 三維視覺技術(shù)（4學(xué)時(shí)）：結(jié)構(gòu)光三維視覺原理、光模式投射系統(tǒng)、標(biāo)定方法；

光度立體視覺、由紋理恢復(fù)形狀、激光測距法。

四、實(shí)驗(yàn)：

1． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c任務(wù) 本課程實(shí)驗(yàn)綜合運(yùn)用機(jī)器視覺基本理論、機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)裝置和計(jì)算機(jī)圖像處理軟件，加深理解機(jī)器視覺的基本概念，掌握機(jī)器視覺圖像基本處理方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問題解決問題的能力。

2． 實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求（1）掌握機(jī)器視覺圖像基本處理方法：除噪、邊緣增強(qiáng)、邊緣檢測。

（2）掌握三維物體的機(jī)器視覺識(shí)別方法：結(jié)構(gòu)光法實(shí)驗(yàn)裝置、三維物體數(shù)據(jù)的獲取和三維物體的重建方法。

3． 實(shí)驗(yàn)教材或指導(dǎo)書 自編。

4． 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 內(nèi)容提要 實(shí)驗(yàn) 類型 學(xué)時(shí) 分配 主要儀器 設(shè) 備 實(shí)驗(yàn) 地點(diǎn) 備注 1 視覺圖像基本處理方法 濾波、圖像增強(qiáng)與邊緣檢測 綜合 2學(xué)時(shí) 配備圖像處理軟件的微機(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室 2 三維物體的機(jī)器視覺識(shí)別方法 結(jié)構(gòu)光法的圖像數(shù)據(jù)獲取、處理與三維模型重建 綜合 2學(xué)時(shí) 結(jié)構(gòu)光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室 五、考核方式：

（1）考核形式為考查，采用五級分制，考核環(huán)節(jié)為平時(shí)出勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末綜合作業(yè)；

（2）平時(shí)成績占35％，實(shí)驗(yàn)占30%，期末綜合作業(yè)占35％。

第四篇：機(jī)器視覺課后心得體會(huì)

基本概念“機(jī)器視覺”，即采用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，但并不僅僅是人眼的簡單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能一一從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。

機(jī)器視覺與計(jì)算機(jī)視覺的不同機(jī)器視覺不同于計(jì)算機(jī)視覺，它涉及圖像處理、人工智能和模式識(shí)別

機(jī)器視覺是專注于集合機(jī)械，光學(xué)，電子，軟件系統(tǒng)，檢查自然物體和材料，人工缺陷和生產(chǎn)制造過程的工程，它是為了檢測缺陷和提高質(zhì)量，操作效率，并保障產(chǎn)品和過程安全。它也用于控制機(jī)器。機(jī)器視覺是將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。

機(jī)器視覺的技術(shù)進(jìn)展在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；關(guān)鍵技術(shù)有光源照明技術(shù)、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)、圖像采集卡、圖像處理卡和快速準(zhǔn)確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等方面。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中；好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵；起著非常重要的作用；它并不是簡單的照亮物體而已。光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量；在物體需要檢測的部分與那些不重要部份之間應(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別；增加對比度；同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度；物體位置的變化不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對位置、物體表面的紋理；物體的幾何形狀、背景等要素。光源的選擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等；同時(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。光學(xué)鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體；在機(jī)器視覺系統(tǒng)中非常重要。一個(gè)鏡頭的成像質(zhì)量優(yōu)劣；即其對像差校正的優(yōu)良與否；可通過像差大小來衡量；常見的像差有球差、彗差、像散、場曲、畸變、色差等六種。

攝像機(jī)和圖像采集卡共同完成對物料圖像的采集與數(shù)字化。高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)；是整個(gè)系統(tǒng)成功與否的又一關(guān)鍵所在。目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；CCD 攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。CCD 攝像機(jī)按照其使用的CCD 器件可以分為線陣式和面陣式兩大類。線陣CCD 攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息；被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過；才能獲得完整的圖像；因此非常適合對以一定速度勻速運(yùn)動(dòng)的物料流的圖像檢測；而面陣CCD 攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息。圖像信號(hào)的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心；它相當(dāng)于人的大腦。如何對圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算；即算法都體現(xiàn)在這里；是機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展；為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；對圖像處理的很多工作都可以借助硬件完成；如DSP、專用圖像信號(hào)處理卡等；軟件則主要完成算法中非常復(fù)雜、不太成熟、尚需不斷探索和改變的部分。

從產(chǎn)品本身看，機(jī)器視覺會(huì)越來越趨于依靠PC技術(shù)，并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測量的集成會(huì)更緊密。且基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品，這是一個(gè)不斷增長的趨勢。主要原因是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是其具備低功耗技術(shù)的特點(diǎn)得到人們的重視。另外，嵌入式操作系統(tǒng)絕大部分是以C語言為基礎(chǔ)的，因此使用C高級語言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一項(xiàng)帶有基礎(chǔ)性的工作，使用高級語言的優(yōu)點(diǎn)是可以提高工作效率，縮短開發(fā)周期，更主要的是開發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護(hù)性好、便于不斷完善和升級換代等。因此，嵌入式產(chǎn)品將會(huì)取代板卡式產(chǎn)品。應(yīng)用：機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測方法，極大地提高了投放市場的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

由于機(jī)器視覺是自動(dòng)化的一部分，沒有自動(dòng)化就不會(huì)有機(jī)器視覺，機(jī)器視覺軟硬件產(chǎn)品正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應(yīng)商都將機(jī)器視覺產(chǎn)品作為生產(chǎn)線上信息收集的工具，這就要求機(jī)器視覺產(chǎn)品大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，直觀的說就是要隨著自動(dòng)化的開放而逐漸開放，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行二次開發(fā)。當(dāng)今，自動(dòng)化企業(yè)正在倡導(dǎo)軟硬一體化解決方案，機(jī)器視覺的廠商在未來5-6年內(nèi)也應(yīng)該不單純是只提供產(chǎn)品的供應(yīng)商，而是逐漸向一體化解決方案的系統(tǒng)集成商邁進(jìn)。在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。由于機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。

第五篇：機(jī)器視覺課后心得體會(huì)

經(jīng)過機(jī)器視覺技術(shù)及應(yīng)用這門課程的學(xué)習(xí)，我覺得受益匪淺?？梢哉f這門課程更偏重于實(shí)踐，也很好的鍛煉了我們，老師講課很認(rèn)真，ppT準(zhǔn)備的很詳細(xì)，對于一些關(guān)鍵問題的講解更是深入淺出。機(jī)器視覺技術(shù)，即采用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，但并不僅僅是人眼的簡單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能一一從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。

機(jī)器視覺不同于計(jì)算機(jī)視覺，它涉及圖像處理、人工智能和模式識(shí)別，機(jī)器視覺是將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。

目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；CCD 攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。加之機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。

通過本課程的學(xué)習(xí)，我們掌握了一些機(jī)器視覺方面的基本知識(shí)。這門課對于我們生活方面有很大的實(shí)用性，可以讓我們了解到機(jī)器視覺的基本構(gòu)造，對成為技術(shù)應(yīng)用型人才，適應(yīng)社會(huì)和培養(yǎng)實(shí)踐能力與技能都起到了很大的作用。這樣的學(xué)習(xí)讓我們將知識(shí)更靈活的運(yùn)用，更好的將知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合在一起并轉(zhuǎn)化為技能。

通過這門課程的學(xué)習(xí)，我們懂得更多，收獲更多，提升了自身操作能力的同時(shí)又學(xué)到了很多東西，我相信在以后的課堂學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中可以掌握更多更深入的知識(shí)，不斷的提高自身的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力。