專利名稱：一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法。
背景技術(shù)：
據(jù)中國眼鏡協(xié)會(huì)分析，中國不僅是世界潛力最大的眼鏡消費(fèi)大國，而且已成為世界領(lǐng)先的眼鏡生產(chǎn)大國。對(duì)中國來說，不論是作為眼鏡消費(fèi)大國，還是作為眼鏡生產(chǎn)大國，鏡片的質(zhì)量要求越來越高，此時(shí)鏡片質(zhì)量分級(jí)起到至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，鏡片質(zhì)量分級(jí)靠手工完成，仍屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境差，尤其因人為因素造成的分級(jí)精度不穩(wěn)定的情況時(shí)有發(fā)生。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，提高鏡片分級(jí)精度是一個(gè)亟需解決的問題，關(guān)系到企業(yè)的發(fā)展與發(fā)展。利用日益興起的機(jī)器視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)鏡片的非接觸式檢測(cè)分級(jí)，從而可以提高鏡片分級(jí)精度的穩(wěn)定性，降低勞動(dòng)成本，提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)鏡片圖像中的疵病進(jìn)行分類分級(jí)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法，該方法將代替當(dāng)前手工分級(jí)操作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高分級(jí)效率，避免因人為因素造成的分級(jí)精度不穩(wěn)定的情況，具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法，包括以下步驟:1)圖像二值化處理、2)攝像機(jī)標(biāo)定處理、3)鏡片圖像分區(qū)、4)群體分類、5)個(gè)體分級(jí)、6)分級(jí)結(jié)果輸出；其特征在于:
1)、圖像二值化處理:首先采用Otsu法對(duì)鏡片灰度圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值獲取二值圖像；然后利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分別獲取鏡片邊緣圖像和鏡片疵病圖像；
2)、攝像機(jī)標(biāo)定處理:對(duì)所述步驟I)處理后的鏡片邊緣圖像進(jìn)行圓擬合，獲取鏡片的像素半徑，以鏡片像素半徑與鏡片實(shí)際半徑相運(yùn)算，確定像素/毫米，記作pixel2_的值；同時(shí)利用鏡片的外邊緣輪廓坐標(biāo)點(diǎn)確定鏡片質(zhì)心；
3)、鏡片圖像分區(qū):結(jié)合鏡片分區(qū)物理尺寸、piXel2mm及質(zhì)心位置，分別創(chuàng)建一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)模板；用模板與鏡片的二值圖像相并運(yùn)算，獲取相對(duì)應(yīng)區(qū)域的疵病圖像；
4)、群體分類:提取疵病的無量綱參數(shù):寬長(zhǎng)比、矩形度、圓度，判斷疵病屬于雜質(zhì)、羽毛、氣泡的類型；
5)、個(gè)體分級(jí):分別對(duì)每個(gè)疵病按照相應(yīng)的位置、大小、數(shù)量，確定該疵病的級(jí)別；
6)、分級(jí)結(jié)果輸出:綜合各種疵病對(duì)鏡片的影響權(quán)重，確定最終的鏡片分級(jí)結(jié)果。本發(fā)明:針對(duì)鏡片疵病圖像，結(jié)合Otsu法動(dòng)態(tài)閾值分割和攝像機(jī)標(biāo)定，有效地獲取鏡片邊緣圖像和鏡片疵病圖像以及像素尺寸與物理尺寸的互換關(guān)系。然后，通過提取疵病的無量綱參數(shù)(寬長(zhǎng)比、矩形度、圓度等)和依據(jù)鏡片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行群體分類和個(gè)體分級(jí)。最后結(jié)合各種疵病對(duì)鏡片的影響權(quán)重，確定最終的鏡片分級(jí)結(jié)果，提高了鏡片分級(jí)精度的穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本專利鏡片自動(dòng)分級(jí)方法整體流程圖。圖2為鏡片分區(qū)物理尺寸示意圖(070mm)。圖3為鏡片一區(qū)模板。圖4為鏡片二區(qū)模板。圖5為鏡片三區(qū)模板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利加以詳細(xì)說明。本發(fā)明針對(duì)的鏡片疵病圖像具有以下特點(diǎn):①灰度圖像；②單一背景、多個(gè)疵病以及鏡片內(nèi)外邊緣；③疵病特征各異，分級(jí)要求不同?；诖祟悎D像，本專利提出一種專用于鏡片分級(jí)的方法。該方法由6步實(shí)現(xiàn):1)基于Otsu法對(duì)鏡片灰度圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值分割獲取二值圖像；2)在二值圖像中，利用鏡片的外邊緣輪廓坐標(biāo)點(diǎn)確定鏡片的質(zhì)心坐標(biāo)；3)利用鏡片分區(qū)物理尺寸和pixel/mm值對(duì)鏡片圖像進(jìn)行分區(qū)處理，分別為一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)；4)提取疵病特征，進(jìn)行有效分類，分為雜質(zhì)、羽毛、氣泡；5)按疵病的位置、大小、數(shù)量分為優(yōu)級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和不合格品四種級(jí)別；
6)鏡片分級(jí)信息輸出，包括疵病種類和等級(jí)。其中，若是該批次首次檢測(cè)鏡片圖像，須進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定操作，獲取像素尺寸與物理尺寸的比值，即pixel/mm值。該方法將代替當(dāng)前手工分級(jí)操作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高分級(jí)效率，避免因人為因素造成的分級(jí)精度不穩(wěn)定的情況，具有廣泛的應(yīng)用前景。本專利的鏡片分級(jí)方法整體流程參見圖1，主要包括以下步驟:
1.圖像二值化處理。基于Otsu法對(duì)鏡片圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值分割獲取二值圖像。利用面積法去噪，獲取鏡片邊緣圖像；對(duì)鏡片邊緣圖像進(jìn)行內(nèi)部填充后，再與它本身進(jìn)行異或操作，然后與鏡片二值圖像進(jìn)行并運(yùn)算，可獲取鏡片邊緣內(nèi)的疵病圖像。2.攝像機(jī)標(biāo)定處理。鏡片邊緣呈圓環(huán)狀，邊緣線為鏡片的內(nèi)圓和外圓。以鏡片圖像的內(nèi)圓邊緣定義成鏡片的邊緣，對(duì)內(nèi)圓進(jìn)行圓擬合，獲取像素半徑。以鏡片像素半徑與鏡片實(shí)際半徑相運(yùn)算，確定像素/毫米(記作piXel2mm)的值；同時(shí)利用鏡片的輪廓坐標(biāo)點(diǎn)確定鏡片的質(zhì)心坐標(biāo)值。3.鏡片圖像分區(qū)。由于不同的區(qū)域，對(duì)疵病分級(jí)要求不同。結(jié)合鏡片分區(qū)物理尺寸07Omm(參見圖2)、pixel2mm及質(zhì)心位置,分別創(chuàng)建一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)模板(參見圖3、圖4、圖5);分別用三個(gè)模板與鏡片二值圖像相并運(yùn)算，獲取相對(duì)應(yīng)區(qū)域的疵病圖像。4.群體分類。分別對(duì)各個(gè)區(qū)域疵病進(jìn)行無量綱特征參數(shù)(寬長(zhǎng)比、矩形度、圓度)提取，確定各個(gè)疵病的類別(雜質(zhì)、羽毛、氣泡分類)。5.個(gè)體分級(jí)。在每個(gè)區(qū)域中，依據(jù)鏡片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)疵病按該種類的大小、數(shù)量進(jìn)行分級(jí)，確定該疵病在該區(qū)域的級(jí)別。完成三個(gè)區(qū)域所有疵病的級(jí)別判斷。6.分級(jí)結(jié)果輸出。綜合各種疵病對(duì)鏡片的影響權(quán)重，確定最終的鏡片分級(jí)結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法，包括以下步驟:1)圖像二值化處理、2)攝像機(jī)標(biāo)定處理、3)鏡片圖像分區(qū)、4)群體分類、5)個(gè)體分級(jí)、6)分級(jí)結(jié)果輸出；其特征在于: 1)、圖像二值化處理:首先采用Otsu法對(duì)鏡片灰度圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值獲取二值圖像；然后利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分別獲取鏡片邊緣圖像和鏡片疵病圖像； 2)、攝像機(jī)標(biāo)定處理:對(duì)所述步驟I)處理后的鏡片邊緣圖像進(jìn)行圓擬合，獲取鏡片的像素半徑，以鏡片像素半徑與鏡片實(shí)際半徑相運(yùn)算，確定像素/毫米，記作pixel2_的值；同時(shí)利用鏡片的外邊緣輪廓坐標(biāo)點(diǎn)確定鏡片質(zhì)心； 3)、鏡片圖像分區(qū):結(jié)合鏡片分區(qū)物理尺寸、piXel2mm及質(zhì)心位置，分別創(chuàng)建一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)模板；用模板與鏡片的二值圖像相并運(yùn)算，獲取相對(duì)應(yīng)區(qū)域的疵病圖像； 4)、群體分類:提取疵病的無量綱參數(shù):寬長(zhǎng)比、矩形度、圓度，判斷疵病屬于雜質(zhì)、羽毛、氣泡的類型； 5)、個(gè)體分級(jí):分別對(duì)每個(gè)疵病按照相應(yīng)的位置、大小、數(shù)量，確定該疵病的級(jí)別； 6)、分級(jí)結(jié)果輸出:綜合各種疵病對(duì)鏡片的影響權(quán)重，確定最終的鏡片分級(jí)結(jié)果。
全文摘要
一種基于機(jī)器視覺技術(shù)的鏡片疵病自動(dòng)分級(jí)方法，包括以下步驟1)圖像二值化處理、2)攝像機(jī)標(biāo)定處理、3)鏡片圖像分區(qū)、4)群體分類、5)個(gè)體分級(jí)、6)分級(jí)結(jié)果輸出；本發(fā)明針對(duì)鏡片疵病圖像，結(jié)合Otsu法動(dòng)態(tài)閾值分割和攝像機(jī)標(biāo)定，有效地獲取鏡片邊緣圖像和鏡片疵病圖像以及像素尺寸與物理尺寸的互換關(guān)系。通過提取疵病的無量綱參數(shù)(寬長(zhǎng)比、矩形度、圓度等)和依據(jù)鏡片檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行群體分類和個(gè)體分級(jí)。最后結(jié)合各種疵病對(duì)鏡片的影響權(quán)重，確定最終的鏡片分級(jí)結(jié)果，提高了鏡片分級(jí)精度的穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G06T7/00GK103163156SQ201310091729
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者沈?qū)殗? 師平, 冷承業(yè), 馬桂殿, 楊尹, 曾祥波, 許生炎 申請(qǐng)人:萬新光學(xué)集團(tuán)有限公司