基于機器視覺的商品生產日期快速檢測的研究

姚海濤++鎖雪萍++胡象輝++王以忠

摘要：本文設計并實現了一種基于機器視覺的商品生產日期快速檢測系統。系統主要由攝像機和計算機構成，利用機器視覺的方法，通過圖像處理實現商品生產過程中生產日期噴印的缺陷檢測。該系統能夠快速、準確地判斷商品包裝上的生產日期是否漏印，并及時剔除問題商品。實驗結果證明，該系統能夠準確識別出生產日期有缺陷的商品，具有實用意義。

關鍵詞：生產日期 缺陷檢測 機器視覺 圖像處理

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0054-02

機器視覺[1-2]就是用機器代替人眼來做測量和判斷，機器視覺系統通過攝像機將目標物體轉換為圖像信號，傳送給圖像處理系統，系統將根據圖像信號的信息對目標進行判斷，進而對客觀物體進行感知、識別并理解。

近年來，隨著人們文化素質和健康意識的不斷提升，飲食健康越來越引起人們的重視，因此對于食品安全提出了更高要求。不言而喻，食品生產日期和保質期是直接關系食品能否食用的重要條件[3]。為實現生產在線和生產日期噴印同步進行的食品生產要求，企業采用噴碼機進行食品生產日期噴印，市場上的噴碼機有墨水噴碼機和激光噴碼機兩大類，墨水噴碼機以其開發早，價格相對便宜的特點，占據著市場主導地位[4]。但在食品生產日期噴印過程中，使用墨水噴碼機進行噴印往往會出現生產日期漏印、缺字等問題，傳統的人工檢測方法檢查生產日期缺陷的方式，準確率達不到要求，工作效率低，提升了企業的生產成本。

針對這一問題，本文設計并實現了一種基于機器視覺的商品生產日期快速檢測系統，該系統能夠快速、準確的判斷商品生產過程中生產日期噴印的缺陷問題，及時剔除生產日期無法清晰識別的商品。

1 系統總體設計

本文設計的機器視覺系統如圖1所示。該系統利用攝像機將目標轉換為圖像信息，并采用相應的圖像處理技術進行圖像處理，進而檢測并識別出目標物體中的缺陷。系統檢測到缺陷產品后，通過計算機發出的控制命令及時剔除問題產品。

系統的硬件主要由攝像機和計算機兩部分構成，系統中選用PointGrey公司的FL2G-13S2C-C攝像機，攝像機采集到的圖像信息通過IEEE-1394b接口上傳到計算機。攝像機完成商品包裝的圖像采集，計算機主要進行圖像信息的處理，識別并判斷商品包裝上噴印的生產日期是否存在缺陷，并發出相應的控制指令。

2 商品生產日期檢測

商品外包裝上的生產日期檢測過程為：圖像分割、圖像預處理、圖像二值化，字符分格，計算每個字符的像素數五個環節，如圖2所示。將噴印有生產日期的商品外包裝圖像進行分割，分割出生產日期區域，進而對該分割區域作圖像處理，進行字符分格，分格出單個字符進而判斷生產日期能否準確識別以及是否出現漏印、缺字等缺陷。

2.1 圖像分割

輸入計算機的商品外包裝圖像較大、圖像信息復雜，不便于商品生產日期的識別，為方便后續圖像處理，首先進行圖像分割，分割出商品外包裝上的生產日期區域，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果。

2.2 圖像預處理

食品外包裝圖像信息在獲取過程中，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，因此需要進行濾波、增強等預處理，從而減小隨機噪聲造成的干擾。如圖5是對圖4所示圖像進行幾何均值濾波后的輸出結果。

為提高圖像的質量和可辨識度，使圖像更有利于進一步分析處理，進行圖像增強，圖6為對濾波后的圖像進行圖像增強后的效果圖。

2.3 圖像二值化

為簡化后期處理，提高處理速度，對增強后的圖像作二值化處理，處理結果如圖7所示，可以看到，二值化后的圖像含有很多噪點，因此采用二維排序濾波的方式對二值化圖像作進一步的濾波處理，處理結果如圖8所示。

2.4 字符分割并計算像素數

對圖8的圖像進行字符分格處理，主要步驟包括限定文字區域、字符切割以及計算每個字符所包含的像素數，最終的輸出結果如圖9所示。

3 缺陷判斷

本文的研究針對的是生產日期有固定位置的商品硬包裝上生產日期的檢測，生產日期噴印格式為8位數字的形式，將其進行字符區域限定后切割為8個等大的圖像塊，通過計算每個圖像塊中黑色字符所占的像素數判斷是否出現漏印。如圖10所示的食品外包裝的圖像信息，經處理后得到的字符以及對應的像素數情況如圖11所示。從處理結果可以明顯看出，第6個字符的像素數為0，該字符在噴印過程中出現了漏印問題。當計算機檢測到這種缺陷時，發出控制命令剔除該產品。

4 結語

本文將機器視覺用于商品生產日期快速檢測中，以提高生產效率，降低生產成本。實驗表明，對于生產日期以8位數字形式噴印的食品硬包裝，通過統計每個字符的像素數，就可以判斷是否有生產日期缺字以及漏印的情況。該系統能夠準確判斷出食品包裝上生產日期是否存在漏印缺陷，具有一定的實用價值。

參考文獻

[1]王魯娜.視覺傳感器在藥品生產日期檢測中的應用[D].山東：山東大學，2008.

[2]鄔文俊.基于機器視覺技術的啤酒瓶字符自動識別系統的研究[D].湖北：湖北工業大學，2005.

[3]基于消費者認知的食品標簽法規標準研究[J].標準應用研究.2015，（01）：12-16.

[4]噴碼機在食品行業發展迅速[J].中國包裝，2015，（09）：51-52.