75 - 食品科学技术学报页

1—CCD 相机; 2—镜头; 3—照明装置; 4—机械转动平台; 5—转
速调节; 6—亮度调节
图 1摇 啤酒瓶口图像采集装置
Fig. 1摇 Beer bottle mouth image acquisition device
摇
图 2摇 图像处理效果
Fig. 2摇 Effect of image procession
摇
大部分噪声已被消除,有用的啤酒瓶口特征也更为
突出,对后续的图像特征提取和检测效率的提高具
有很大的作用.
2摇 啤酒瓶口特征向量的提取
通过对啤酒瓶口图像分析得到瓶口的几何特征
参数,在对比各个特征的性能之后,确定运用瓶口图
像的周长、面积、圆形度和相对圆心距离 4 种特征作
为啤酒瓶口破损特征参数.
2郾 1摇 周长的提取
图像处理的周长指的是图像中连通区域的边界
上像素点的数目之和. 由定义得周长的计算方法如
式(1):
L = { 连通域边界上像素点( x, y) 的个数}, (1)
式 (1) 中 ,L 为连通域的周长 .
在啤酒瓶口图像中, 没有破损的瓶口图像的连
通域表现为一个整体 ,此时具有一个最大的周长值;
若存在破损时, 连通域表现为多个零散个体, 所以周
长的个数随之增多, 值也相应地减小. 这些值存在
于一个特定的区间, 此区间大于图像中噪音的周长
值 ,并小于没有破损的瓶口的周长值. 因此 ,图像中
连通域的周长可以作为啤酒瓶口的一个特征参数 .
2郾 2摇 面积的提取
图像处理中所说的面积就是连通区域内所有像
素点的像素之和 . 面积用 Aj 表示,其计算方法如式
(2):
Aj = 移x 移y
f( x,y) 摇 ( x,y) 在第 j 区域. (2)
与连通域的周长特征类似, 没有破损的瓶口图
像中连通域表现为一个整体,面积最大, 且只存在一
个面积值; 当检测的瓶口存在破损时,面积会相应减
小 ,且面积值的个数也会随之增多. 破损区域的面
积存在于一定的范围之内 , 即小于啤酒瓶口的环形
面积, 大于图像中噪声面积.
2郾 3摇 圆形度的提取
圆形度是指由区域的面积和周长计算得到的与
区域形状复杂度有关的特征量 [14] , 圆形度用字母 e
表示, 具体计算方法如式(3):
e = 4仔Aj
L2 . (3)
e 的计算结果在 0 ~ 1 之间. 圆形的圆形度为
1,其余形状的圆形度都小于 1. 连通域形状越接近
圆 ,其 e 值就越大;反之,e 的值越小. 经过图像处理
的啤酒瓶口图像轮廓为两个同心圆, 同心圆的圆形
度近似为 1,而有破损的瓶口的连通域至少被分为
两个, 破损部分连通域的圆形度要小于瓶口图像上
瓶口所在的环形区域 .
2郾 4摇 相对圆心距离的提取
相对圆心距离指的是啤酒瓶口的圆心与各连通
域质心之间的距离. 对于一个连通域 f ( x, y) (逸0)
的 p + q 阶矩为 [15] :
M pq = 移x 移y
xp yqf ( x,y), (4)
式 (4) 中 ,f( x, y) = 1 (x,y)沂 R b
0 ( x,y)沂 R { b,其中: Rb 为连通
域上的点集 .
图像中连通域的质心位置通过一阶矩除以零阶
矩的计算得到, 而零阶矩可表示为连通域的面积, 即
07 食品科学技术学报 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2014 年 7 月