张洋溢 张晓青

摘要：针对当前光学镜片识别存在的检测难度大，主观性强等问题，提出了一套定性的识别方法，本文基于数字图像处理的方法，通过VC++开发工具和OpenCV开源视觉处理函数库，对镜片的厚度颜色信息进行提取，通过直方图均衡化算法增强颜色对比信息，再通过滑动滤波，开区间运算去除干扰信息，完成镜片的识别。实验表明，系统可以较好的完成镜片的识别工作，研究成果可应用于光学树脂镜片类产品的识别。

关键词：颜色识别;直方图均衡化;形态学;滑动平均滤波

中图分类号：TP391.7   文献标识码：A     文章编号：1007-9416（2018）10-0000-00

1 概述

随着市场化竞争日趋激烈，对工厂自动化的要求也越来越高。但目前国内工厂对镜片的识别仍然采用人工目检的方法，检测速度慢，成本也较高。

这种原始的工作方法，人力物力成本较大，检测效率比较低下。如何提高镜片检测效率，降低检测成本，都是现在需要解决的问题。视觉技术因其稳定，高效，在加工产品的识别和定位方面具有很广阔的应用前景，提高了产品的检测精度，生产效率。[1-2]

韩贺磊[3]设计了一套基于计算机视觉的玻璃制品在线识别系统，通过模板匹配法完成识别。李刚[4]设计了一套基于OpenCV 的异形玻璃识别系统，通过边界识别和去雾处理来完成识别。以上方法主要是通过玻璃的轮廓和形状来进行识别，本文研究的镜片因要在金属制品的镜片筐里完成识别，因此无法使用形状识别。本文基于数字图像处理技术提出了一套基于数字图像处理的镜片颜色识别方法。

2 系统结构设计

本文设计的识别系统主要由相机，计算机和镜片筐待检测镜片三部分组成。根据对镜片识别精度的要求，选用sony 800 像素 imx179系列，视野范围设计400mm*300mm，分辨率为2000*1500。

3 系统算法设计

本文提出了一套基于图像处理技术的镜片识别算法，算法设计方案如图1所示。

首先通过直方图均衡化，提高镜片的颜色对比度，通过颜色筛选出符合预设颜色的像素点，对得到的像素点区域进行染色识别。通过开区间的运算和滑动平均滤波进行去噪。

3.1 直方图均衡化

直方图均衡化是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。

基本思想是把原始图像的灰度直方图从集中分布的在某些灰度区间变为均匀分布在全部灰度区间。

直方图均衡化的原理为：对于一幅灰度图像，其灰度级出现的概率近似等于：

     （k=0，1，2，...，L-1）  （1）

式中，n是图像像素的总和，是灰度级为的像素个数，L为图像中总的灰度级数。对其进行直方图均衡化的公式为：

  （k=0，1，2，...L-1）                     （2）

由于镜片的特征不明显，而且镜片是透明的，故采取直方图均衡化以提升镜片颜色信息的对比度，增加镜片的特征信息。

如上图2所示，左图为原图，右图为对图片进行直方图均衡化后的图片。采取的方式是对B、G、R三个色彩通道分别进行直方图均衡化，然后将其合并为一张图片，如右图所示。

3.2 颜色删选并染色处理

图像染色。根据实验发现，镜片的厚度颜色信息有如下特征;遍历图片所有像素，如果某像素满足：（1）绿色通道的值<=红色通道的值;（2）绿色通道的值<=蓝色通道的值;（3）红色通道的值<=蓝色通道的值;（4）蓝色通道的值>130，则该像素为感兴趣像素，將其位置记录在空白图像中（把该位置的像素值变为0）。

3.3 开区间运算

腐蚀膨胀：腐蚀和膨胀是对像素值大的部分而言的，即高亮白部分而不是黑部分;膨胀是图形中的高亮部分进行膨胀，领域扩张，效果图拥有比原图更大的高亮区域;腐蚀是图像中的高亮部分被腐蚀掉，领域缩减，效果图拥有比原图更小的高亮区域;

为了更好的去除图像中的细小杂质，可以对图像进行开区间运算。

3.4 滑动滤波

采用长宽大小为7的窗口对染色图像进行滑动滤波，如果窗口内的黑色像素点的个数小于15，则将窗口中心像素的像素值改为255（把像素变白）。

4 系统搭建及实验结果分析

镜片识别系统如图3 所示。

实验结果对比如图4，图5所示。

实验结果表明：本系统很好的对每一个镜片完成了颜色识别，并且通过一系列算法成功地去除了干扰信息。

5 结语

本文设计的镜片颜色特征识别系统，具有一定的精确性和可靠性，可以替代人工来完成镜片的识别工作。

参考文献

[1]王吴雨，林苏斌，缪希仁.图像处理技术在玻璃缺陷检测中的应用[J].工业控制计算机，2011，24（2）：68-70.

[2]曹翾.汽车玻璃的图像检测技术[D].上海：上海交通大学，2009.

[3]韩贺磊，李建中，冯刚.基于计算机视觉的玻璃制品在线分类识别[J].仪器仪表学报，2006，27（6）：777-778.

[4]李刚.基于OpenCV的异形玻璃识别系统设计[J].机床与液压，2018，46（2）：131-133.

Research on Optic Recognition System Based on Monocular Vision

ZHANG Yang-yi1，ZHANG Xiao-qing1

（Beijing Information Science and Technology University，Beijing Key Laboratory of hotoelectricmeasurement technology，Beijing  100192）

Abstract： A set of qualitative identification methods for optical lens identification is presented in this paper. This thesis is based on image processing and recognition and use VC++ developer kits and OpenCV Visual processing library to finish the optic recognition The color information of lens thickness is extracted and the color contrast Information is enhanced by histogram equalization algorithm.Then the interference information is removed by sliding filtering and open interval operation. The experiment results show that the system can be used for the identification of optical resin lens products.

Key words： color discrimination; histogram equalization;sliding filtering.