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基于机器视觉的药液检测系统的光辐射场优化方法

清华大学 辅仁网/2017-07-07

基于机器视觉的药液检测系统的光辐射场优化方法
李伟,王伯雄(),杨春毓,柳建楠
Optical field optimization of liquid detection systems using machine vision
Wei LI,Boxiong WANG(),Chunyu YANG,Jiannan LIU
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments and Mechanology, Tsinghua University, Beijing 100084, China

摘要:
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文章导读
摘要在基于机器视觉系统的瓶装药液检测技术中,药液中杂质颗粒的光辐射场分布直接影响其在药液图像中的信息强度,从而影响系统对杂质颗粒的检出率。为了提高药液检测系统的检出率,该文根据折射定律等光学定律,首先采用光线积分法分析得到了杂质颗粒的光辐射场分布规律,然后将光辐射场分解为两个基本场的叠加,运用基本场对应的矩阵的叠加矩阵的均方差度量来进行光辐射场的优化。实验结果表明: 根据该优化方法搭建的药液检测系统与传统的检测系统相比,光辐射场分布更加均匀,颗粒检出率提高了26%。

关键词 光辐射场,折射定律,光线积分法,机器视觉,均方差度量
Abstract:Machine vision systems are used to analyze bottled liquid medicines. The systems detect light reflected from impurity particles in the liquid with the detection ability directly affecting the system impurity detection rate. The system is optimized here to improve the system liquid detection rate. The regularity of the optical field distribution is obtained using the light integral method and the refraction law. Then, the light distribution is decomposed into a superposition of two basic fields with the distribution optimized using the mean square error of the superposition matrix of the matrixes for the two fields. Tests show that this optimization method effectively optimizes the light distribution and improves the impurity detection rate by 26%.

Key wordsoptical fieldrefraction lawlight integral methodmachine visionmean square error
收稿日期: 2013-03-23 出版日期: 2015-03-17
引用本文:
李伟,王伯雄,杨春毓,柳建楠. 基于机器视觉的药液检测系统的光辐射场优化方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2014, 54(6): 787-793.
Wei LI,Boxiong WANG,Chunyu YANG,Jiannan LIU. Optical field optimization of liquid detection systems using machine vision. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2014, 54(6): 787-793.
链接本文:
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/ http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2014/V54/I6/787


图表:
光线入射瓶装药液的等效折射率
光线在介质边界的折射与反射
折射光场分布图
第一次反射光场分布图
叠加光场分布图
圆形介质中的点光源的光线辐射
点光源的辐射强度分布场
目前国内药液检测系统的光辐射场分布情况
西林验证瓶
白板灰度分布曲线和光辐射场近轴分布曲线
对称分布图像采集系统
图像采集系统 平均检
出颗粒
数/个
检出率
(颗粒总数
以10计)/%
颗粒区
域灰度
平均值
颗粒区
域灰度
均方差
传统系统 7.1 71 1 071.2 469.4
对称分布系统 9.7 97 1 633.4 148.7


标准颗粒瓶检测数据对比


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