1.一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:具体包括以下步骤:S1:采用高速摄像机采集印品图像;
S2:高速摄像机对采集的印品图像使用SURF算法进行处理,SURF算法的具体执行处理步骤如下:S21、通过SURF算法中的核心Hessian矩阵获得Hessian矩阵行列式的局部最大值,利用Hessian矩阵行列式的局部最大值确定特征点的位置和尺度;
S22、通过Hessian矩阵求极值点并获取稳定点,用矩阵行列式的局部最大值来标记块状特征结构的位置;
令函数f(x,y),Hessian矩阵H是由函数偏导数组成,可表示为式(1):Hessian矩阵判别式为:
式(2)中,d(H)是H矩阵的特征值,利用判别结果的符号将所有点进行分类,根据判别式取正负,判别该点是否为极值点;
在SURF算法中,用图像像素X(x,y)代替函数值f(x,y),选用二阶标准高斯函数作为滤波器,通过特定核间的卷积计算二阶偏导数,计算出在尺度σ下的H矩阵的3个矩阵元素Lxx(X,σ),Lyy(X,σ),Lxy(X,σ)从而计算出H矩阵;
得到式(3)和式(4):
式(3)和式(4)中,g(t)为高斯函数,t为高斯方差,Lxx(X,σ)是高斯二阶导数 与图像I在x点处的卷积,Lxy(X,σ),Lyy(X,σ)分别是高斯滤波后图像在y和xy方向上的二阶偏导数和二维图像的卷积;
S23、通过计算得到图像中每个像素H行列式的决定值,并用此值来判别特征点,H矩阵判别式的计算可表示为式(5):2
d(Happrox)=DxxDyy‑(wDxy) (5);
其中,w为权重系数;
S24、图像的解析处理:图像的尺度空间是一幅图像在不同解析度下的表示,通过高斯核的卷积来实现,图像的尺度大小用高斯标准差来表示,假设Hessian的行列式函数记为H(x,y,s),并且x=(x,y,s)T,根据泰勒展开式可以得到式(6)和式(7):通过H(x,y,σ)的导数获取插值区域的极值, 当H(x,y,σ)=0时,得到:其函数导数利用相邻像素间的差异来近似得到,若 在x,y,σ三个方向中的值大于0.5,则需要调整特征点的位置并再次使用插值算法,直到在所有方向上 小于0.5;
S25、图像的比对:使用欧式距离找到实例点的邻距,FLANN算法模型的特征空间可表示n为n维实数向量空间R ,特征点p和q的特征分向量可记为Dp和Dq,则d(p,q)的欧式距离可以表示为式(8):d(p,q)=
n
通过KD‑TREE将数据点在n维空间R 划分为特定的几个部分,检索在KD‑TREE中与查询点n距离最近的欧式距离,将向量空间R 中所有欧式距离d(p,q)通过KD‑TREE结构存储,通过KD‑TREE由上往下递归搜索,首先以某一特定维数为基准将目标点和分割点的值进行比较,判别目标点是在左区域还是在右区域,然后循环和对应点进行比较,直到目标搜索成功为止。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:SURF算法采用不同尺寸的框式滤波器进行处理,SURF算法利用插值技术在亚像素精度寻找空间和尺度的位置以获得特征。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:所述S23中,通过计算得到图像中每个像素H行列式的决定值,并用此值来判别特征点,H矩阵判别式的计算可表示为式(5):2
d(Happrox)=DxxDyy‑(wDxy) (5);
其中,w为权重系数,取0.9。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:所述S22中二阶偏导数的计算方法为:d2L(x)/dx2=(L(x+1)‑L(x))‑(L(x)‑L(x‑1))=‑2*L(x)+L(x+1)+L(x‑1),其中L(x)=g(h(x)),其中h(x)为原始图像的灰度值,L(x)是将h(x)高斯滤波处理后的图像。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:所述S25中当以某一特定维数为基准将目标点和分割点的值进行比较时,目标点循环和对应点进行比较,如目标点循环和对应点一一对应说明软包装印刷正确,当目标点循环和对应点存在不对应之处说明软包装印刷出错。
6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:当所述S25中目标点循环和对应点存在不对应之处,即软包装印刷出错时,警报器发出警报并将印刷出错的软包装定位。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的软包装表面质量检测方法,其特征在于:所述高速摄像机的成像系统与工业计算机的图像信号输入端相连,所述高速摄像机为两台并设置有专用光源,所述专用光源为其中一台高速摄像机拍照时提供照明;另外一台高速摄像机的镜头通过所述专用光源的中间取景,拍照后将获得的图像输送到工业计算机内存。