基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，對原始POC配準(zhǔn)算法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，在縮短原始POC配準(zhǔn)算法執(zhí)行時間的同時，將圖像配準(zhǔn)的精度提高到了亞像素級。有效解決了實(shí)際的瓶裝藥液微小異物視覺檢測系統(tǒng)中，由于機(jī)械零部件加工裝配精度、受力偏載等因素引起的平臺振動和攝像機(jī)的振動，使得獲取的藥液序列圖像中瓶體出現(xiàn)不同程度上的隨機(jī)偏移問題，為后期藥液中疑似異物目標(biāo)的提取和識別提供更好的預(yù)處理效果。
【專利說明】基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺進(jìn)行瓶裝藥液微小異物在線檢測領(lǐng)域，具體是指一種應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的、能有效解決因平臺振動和攝像機(jī)振動所導(dǎo)致序列圖像中瓶體出現(xiàn)隨機(jī)偏移現(xiàn)象的快速圖像配準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓶裝藥液微小異物檢測即澄明度檢測，是判斷被檢產(chǎn)品溶液中是否含有懸浮、沉淀等可見異物及含量是否符合檢測標(biāo)準(zhǔn)。瓶裝藥液質(zhì)量檢測是制藥過程中一個重要環(huán)節(jié)，是藥品質(zhì)量的可靠保證。在瓶裝藥液的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品溶液中可能存在玻璃屑、纖維、毛發(fā)等雜質(zhì)，在產(chǎn)品出廠前將這些含有雜質(zhì)的次品快速有效的分撿出來至關(guān)重要，因?yàn)檫@些異物微小，在注射或靜脈輸液時，可能隨輸液進(jìn)入人體，導(dǎo)致血管堵塞，造成囊腫現(xiàn)象，嚴(yán)重危及病人的生命與健康。
[0003]目前，在瓶裝藥液微小異物檢測方面所采取的最優(yōu)方案都是先將瓶裝藥液進(jìn)行”旋轉(zhuǎn)-急?！辈僮?，其目的是使瓶內(nèi)異物擾動起來，然后拍攝多張序列圖像，最后通過序列圖像做幀差，以期待能夠去除掉不變的背景干擾點(diǎn)，而只保留運(yùn)動的異物目標(biāo)。但在實(shí)際的瓶裝藥液微小異物視覺檢測系統(tǒng)中，由于機(jī)械零部件加工裝配精度、受力偏載等因素引起的平臺振動以及攝像機(jī)的振動，使得獲取的藥液序列圖像中瓶體出現(xiàn)不同程度的隨機(jī)偏移，并且隨著檢測速度的提高，振動幅度急劇增加。若直接利用幀差法進(jìn)行運(yùn)動異物檢測則會產(chǎn)生很多的干擾點(diǎn)，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的檢測效率。因此在對序列圖像進(jìn)行幀差前，對序列圖像進(jìn)行配準(zhǔn)操作便顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了得到序列圖像中瓶體的偏移參數(shù)，提供了一種強(qiáng)實(shí)時性、亞像素精度的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006](I)求取參考圖像和待配準(zhǔn)圖像水平、垂直方向上的投影。
[0007](2)對圖像進(jìn)行Hanning窗函數(shù)濾波。由于傅里葉變換具有周期性，所以圖像在邊緣處被認(rèn)為是“環(huán)繞”的，因此在計(jì)算離散傅里葉變換的時候，邊緣位置是不連續(xù)的，為了消除圖像邊緣對POC配準(zhǔn)算法的影響，對原始圖像進(jìn)行加窗濾波操作，以便獲得更精準(zhǔn)的偏移參數(shù)估計(jì)。
[0008](3)利用一維P0C(phase only correlation相位相關(guān))配準(zhǔn)算法,對圖像進(jìn)行粗配準(zhǔn)。將原POC配準(zhǔn)算法分解為兩個一維POC配準(zhǔn)算法，在保證配準(zhǔn)精度的同時增強(qiáng)了算法的執(zhí)行效率。
[0009](4)基于峰值估計(jì)的亞像素精度配準(zhǔn)。用sine函數(shù)對一維POC函數(shù)進(jìn)行近似，利用一維POC粗配準(zhǔn)得到的峰值點(diǎn)及其領(lǐng)域內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行函數(shù)擬合，最后通過加權(quán)最小二乘方法求取最優(yōu)亞像素精度的偏移參數(shù)估計(jì)。[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，在縮短原始POC配準(zhǔn)算法執(zhí)行時間的同時，將圖像配準(zhǔn)的精度提高到了亞像素級。有效解決了實(shí)際的瓶裝藥液微小異物視覺檢測系統(tǒng)中，由于機(jī)械零部件裝配精度、受力偏載等因素引起的平臺振動和攝像機(jī)的振動，使得獲取的藥液序列圖像中瓶體出現(xiàn)不同程度隨機(jī)方向上的偏移問題，為后期藥液中疑似異物目標(biāo)的提取和識別提供更好的預(yù)處理效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明的整體算法流程圖【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]本發(fā)明一種基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，如圖1所示，整個算法流程主要由水平、垂直方向投影、Harming窗函數(shù)濾波、一維POC粗匹配和基于峰值估計(jì)的亞像素精度配準(zhǔn)4個部分構(gòu)成。
[0014]進(jìn)一步的，各部分具體實(shí)現(xiàn)步驟為:
[0015]步驟一、求取圖像水平、垂直方向投影。
[0016](I)讀取工業(yè)相機(jī)連續(xù)拍攝所得瓶裝藥液圖像n張，取第一幀作為配準(zhǔn)參考圖像g(x, y)。
[0017](2)依次從序列圖像中提取下一幀圖像，作為待配準(zhǔn)圖像f(x，y)。
[0018](3)按照下式分別求取參考圖像、待配準(zhǔn)圖像的水平方向上的投影HGp_etim、HF·
【權(quán)利要求】
1.基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，其特征是，強(qiáng)實(shí)時性，配準(zhǔn)精度達(dá)到亞像素級，能有效克服因機(jī)械和相機(jī)振動導(dǎo)致的序列圖像中瓶體的隨機(jī)偏移；主要包含如下幾個步驟: (1)求取參考圖像和待配準(zhǔn)圖像的水平、垂直方向上的投影； (2)利用Hanning窗函數(shù)進(jìn)行濾波，消除因圖像邊緣的不連續(xù)性而導(dǎo)致的配準(zhǔn)精度下降； (3)利用一維POC配準(zhǔn)算法，進(jìn)行像素級精度的偏移參數(shù)初步估計(jì)； (4)利用峰值估計(jì)技術(shù)，進(jìn)行亞像素精度的偏移參數(shù)精確估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，其特征是:所述步驟(2)中利用Hanning窗函數(shù)進(jìn)行濾波,包含如下步驟: 第一步、構(gòu)造Hanning窗函數(shù)；根據(jù)參考圖像和待配準(zhǔn)圖像水平、垂直方向上投影圖像的大小，構(gòu)造相應(yīng)長度的一維Hanning窗濾波函數(shù)； 第二步、將投影圖像與相應(yīng)長度的一維Hanning窗濾波函數(shù)相乘，得到濾波后的圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，其特征是:所述步驟(3)中利用一維POC配準(zhǔn)算法，進(jìn)行像素級精度的偏移參數(shù)初步估計(jì)，包含如下步驟: 第一步、計(jì)算參考圖像和待配準(zhǔn)圖像經(jīng)過投影、Hanning窗函數(shù)濾波后的圖像的傅里葉變換； 第二步、計(jì)算兩幅圖像的相位相關(guān)譜； 第三步、計(jì)算POC函數(shù)； 第四步、通過計(jì)算POC函數(shù)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)，得到像素級精度的偏移參數(shù)估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于改進(jìn)型相位相關(guān)的瓶裝藥液圖像配準(zhǔn)方法，其特征是:所述步驟(4)中利用峰值估計(jì)技術(shù)，進(jìn)行亞像素精度的偏移參數(shù)精確估計(jì)，包含如下步驟: 第一步、利用sine函數(shù)對一維POC函數(shù)進(jìn)行近似； 第二步、利用粗配準(zhǔn)得到的峰值點(diǎn)及其領(lǐng)域內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行sine函數(shù)擬合； 第三步、利用加權(quán)最小二乘方法求取亞像素精度的偏移參數(shù)估計(jì)。
【文檔編號】G01N21/90GK103679736SQ201310732546
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】白瑞林, 姜利杰, 張振堯, 南陽 申請人:江南大學(xué)