MATLAB牛奶瓶瓶口破损及残留物自动检测研究(3)
特性 几乎没有
光亮度和
色温的变化 寿命长，波长可根据
用途选择，制作方便，
运行成本低，耗电小 扩散性好，适合大
面积均匀照明
LED光源凭借起诸多有点，在机器视觉系统中得到越来越多的应用，其优点如下：
1）设计形状的多样性
LED光源由许多单个LED发光管组成，因此相比其他光源，其可以做成更多形状，适应不同的场合。
2）寿命长，效率高，发热少
为保证图像处理单元得到高精度，重复性好的测量结果，照明系统需要在相当长时间内保持稳定的光照。LED的工作寿命达到10000-30000小时，发热少，效率高。若采用间歇性照明的方式，则其发热更少，寿命更长。
3）响应速度快
LED光源动态响应时间短，能保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的高速切换
4）多种颜色的光源可供选择
除光源形状外，欲得到稳定的图像输入的另一个因素就是选择合适的光源颜色。而LED光源颜色多样，可供选择的范围宽。
5）运行成本低
别的光源耗电是LED的2-10倍，且由于寿命短的原因，需要经常更换。在使用大量光源时，更换光源的成本很高。因此选用LED光源从长远看是经济的。
如上所述，在比较各种光源性能后，确定使用LED光源，它具有节能、环保、寿命长、体积小等优点。
对于瓶口检测，是采用环形低角度光源，检测装置如图2-2所示。以角度为75°的光线照射在瓶口上，利用瓶口的反射光成像。瓶口检测的原理如图2-3所示。正常情况下，瓶口能均匀反射入射光，所以成像为两个均匀的白色同心圆环，当瓶口有破损时，由于瓶口破损处表面凹凸不停，不能均匀反射入射光，形成断续的光环。因此完好的瓶口图像应该是两个白色的同心圆环，内环以内区域正常的情况是黑色的无斑区域。
图2-2 瓶口光照示意图
图2-3 完整及缺陷瓶口成像图
瓶底则采用由瓶底向上照的光源，在瓶口处采集瓶底信息。瓶底检测装置如图2-4所示。LED发光管的光透过瓶底，CMOS数字摄像头在瓶口处摄取图像。
图2-4 瓶底光照示意图
摄取的合格瓶底和带污物的瓶底如图2-5所示。当瓶底有污物时，其形成很明显的黑斑。
图2-5 合格及污物瓶底
瓶壁采用侧照式光源，在另一侧采集瓶壁信息。瓶壁检测系统如图2-6所示，板状阵列LED发光管发光透过瓶壁和聚光透镜在CMOS数字摄像头上成像。其合格品和污物瓶壁所形成的图像如图2-7所示。
图2-6 瓶壁光照示意图
图2-7 合格及污物瓶壁
2.3 成像系统：
成像系统由图像传感器及运算处理器组成。常用的传感器有CCD传感器和CMOS传感器。
1） CCD传感器：
CCD（Charge Coupled Device）是电荷耦合器件的简称。CCD是紧密排列在半导体氧化层表面上的金属电极阵列，能够存储和转移电荷。它的突出特点是以电荷作为信号的载体，而其他大多数器件则是以电流或电压作为信号的载体。
2） CMOS传感器：
CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）是互补性金属氧化物半导体的简称。CMOS在微处理器、闪存和特定用途集成电路的半导体技术上占有绝对重要的地位。
综合考虑实验要求和器件特点，本课题选用CMOS数字摄像头进行图像的采集。需要三组CMOS摄像头同时工作，分别作用于瓶口，瓶底与瓶壁。
2.4 数字图像处理：
2.4.1 数字图像处理的主要研究内容：
1、图像增强 图像增强的目的是增强图像中的有用信息，削弱干扰和噪声，以便于观察、识别和进一步分析处理。经过灰度拉伸，可以提高图像对比度，使图像中的细节和层次更加清晰。
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