一种用于微孔板液位的检测系统

1.本技术涉及机器视觉领域，具体涉及一种用于微孔板液位的检测系统。


背景技术：

2.近几年，由于机器视觉技术无接触、无损耗、能够适应恶劣的工业环境的特点，使得其应用领域越来越广泛，技术也越来越成熟，在各个领域均取得了不错的成果，机器视觉技术具有较高的检测精度、成本较低、效率更高、易于实现信息集成可移植、较强的适应性，这些特点使其成为了工业生产优先选择的检测技术之一；机器视觉在液位检测中常检测的对象有储罐等大型容器、玻璃瓶等透明且四周无遮挡容器，均取得了不错的检测效果；在透明容器的液位检测中，利用传感器从容器侧面垂直采集图像并检测，对于非透明的大型容器，多借助激光或本身的高强度光利用三角测量法进行处理；而对于四周遮挡且容积较小的微孔板研究较少。
3.尤其是在医学领域中，需要对大量的容器中液面进行检查，但是现有技术中，无法对于体积较小的微孔板，压力式液位检测技术难以实施，例如，相关容器类液位检测上较为成熟的技术有电容式液位检测，但对于体积小且数量较多的微孔板液位检测，成本高、空间小且不易操作。而激光式和超声波液位检测价格较高。由于微孔板材质和体积等复杂特质，目前微孔板液位检测仍然采用人工检测的方法，人工检测效率低，精度不高；因此，现有技术中无法实现检查大量的微孔液位进行液位测量。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
5.一种用于微孔板的液位检测系统，所述系统包括处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：
6.s1、对驱动装置的参数进行设置；
7.s2、获取目标相元个数b，能够采集到完整的液位信息；
8.s3、获取目标景深δl；
9.s4、b和δl对所述目标摄像装置进行标定；
10.s5、通过所述目标摄像装置的预设相机采集帧率与所述驱动装置中传送速度进行相匹配，获取单行微孔板图像且将单行微孔板图像作为目标标图像。
11.本技术至少具有以下技术效果：能够适应外界光强改变、防止在采集图像的过程中，由于相机发生晃动等情况导致微孔板图像成像发生角度的偏移影响检测精度，且可以很好的保证精度要求，使液位容积的计算更加高效简洁，满足检测需求。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为本技术实施例一提供的一种用于微孔板的液位检测系统执行程序的流程示意图；
14.图2为本发明实施例二提供的一种液位检测方法的流程示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
16.实施例一
17.如图1所示，本发明实施例一提供一种用于微孔板的液位检测系统，所述系统包括处理器和存储有计算机程序的存储器，当所述计算机程序被处理器执行时，实现以下步骤：
18.s1、对驱动装置的参数进行设置；
19.s11、获取脉冲频率p，p符合如下条件：
20.其中，c为设置的电机细分，i为减速器减速比，r为传送带半径，n符合以下条件：
21.其中，v表示传送速度；本领域技术人员可以根据需求进行设置。
22.s13、对p进行调整，使p达到预设的脉冲频率阈值。
23.s2、获取目标像素个数b，能够采集到完整的液位信息。
24.具体地，在s1步骤中还包括如下步骤获取b：
25.s21、获取待测微孔板中任一微孔的高度h和直径l，且基于h和l，获取α，其中，α0≤α≤90
°
；
26.进一步地，α0符合以下条件：
[0027][0028]
相机采用倾斜的角度对微孔板图像进行采集，保证相机能够获取到整个微孔板微孔高度的图像，且保证了图像的成像质量。
[0029]
s23基于α，获取相元个数b，b符合以下条件：
[0030]
其中，g表示视场宽度，本领域技术人员可根据实际需求设定g的数值，d符合如下条件：
[0031]
d＝u
×
cosα，其中，u表示液位高度在相机中的物理分辨率，本领域技术人员可根据实际需求设定u的数值。
[0032]
上述可以保证相机光点与与微孔板上每一个微孔的左侧顶部端点及其右侧底部
端点三点在一条直线上，能够完整的采集到微孔整个高度的图像，让之后的液位提取可以更加方便。
[0033]
进一步地，所述微孔板的底部形状为平底、圆底、v型底中任意一种，优选地，所述微孔板的底部形状为平底。
[0034]
优选地，所述微孔板设有12行微孔，每一行对应的微孔数量为8个，其中，微孔板长120mm，宽80mm，高14mm。
[0035]
优选地，每一微孔内径为6mm内高度10.5mm，容积约为400μl且各微孔中心之间的距离为9mm。
[0036]
优选地，所述微孔板的颜色为透明。
[0037]
s3、获取目标景深δl。
[0038]
具体地，在s3步骤中还包括如下步骤获取δl：
[0039]
s31、获取目标摄像装置的视场宽度w；
[0040]
s33、基于w，获取镜头焦距f，其中，f符合以下条件：
[0041]
f＝a
×
d/w，其中，a表示相机成像水平宽度，即选择的相机感光芯片水平尺寸；d表示相机到物体的距离，即物距。
[0042]
s35、基于目标摄像装置的光轴方向深度bc和f，获取目标景深δl。
[0043]
具体地，bc符合如下条件：
[0044]
bc＝h
×
cosα；
[0045]
具体地，δl符合如下条件：
[0046]
δl＝δl1 δl2；
[0047]
其中，δl1表示镜头前景深，δl2表示镜头后景深，δl1与δl2符合以下条件：
[0048][0049][0050]
其中δ表示允许弥散圆直径；f表示拍摄光圈值；l表示对焦距离，可以理解为物距，本领域技术人员可根据实际需求设定l以及f的数值；这样可以为相机提供一个更加清晰的图像。
[0051]
具体地，目标摄像装置为工业相机和工业相机配套使用的镜头。
[0052]
s4、b和δl对所述目标摄像装置进行标定；本领域技术人员可以采取现有技术中任一相机标定法对所述相机进行标定；例如，张有正标定法、基于3d立体靶标的相机标定、主动视觉相机标定以及相机自标定方法，优选地，本发明实施例采用张有正标定法，这样可以消除拍摄照片时出现的畸变，提高系统测量的精度。
[0053]
s5、通过所述目标摄像装置的预设相机采集帧率与所述驱动装置中传送速度进行相匹配，获取单行微孔板图像且将单行微孔板图像作为目标标图像。
[0054]
进一步地，采取软触发方式使得所述目标摄像装置进行图像采集。
[0055]
进一步地，本领域技术人员可以采取任一相机采集帧率与传送带速度v相匹配的方法，在此不再赘述。
[0056]
进一步地，本领域技术人员可以采取任一软触发方式让相机进行图像采集的方
法，在此不再赘述。
[0057]
实施例二
[0058]
如图2所示，本实施例提供了一种液位检测方法，所述方法采用实施例一种用于微孔板液位的检测系统进行实现，所述方法还包括如下步骤：
[0059]
s100、获取目标图像且对所述目标图像进行处理，得到第二中间图像。
[0060]
具体地，在s100步骤中还包括如下步骤：
[0061]
s101、对所述目标图像进行二值化处理，得到第一中间图像。
[0062]
s103、从所述第一中间图像中获取目标图像区域且当对目标图像区域进行闭运算处理，得到第二中间图像。
[0063]
进一步地，在s101步骤中还通过如下步骤获取第一中间图像：
[0064]
获取所述目标图像对应的像素点列表d＝(d1，d2，
……
，df)，其中，dg是指第g个像素点的灰度值，g＝1
……
f，f为像素点数量；
[0065]
当dg≥预设的灰度阈值t时，将dg设置为255；
[0066]
当dg＜t时，将dg设置为0；
[0067]
基于所有设置的dg，得到第一中间图像。
[0068]
进一步地，本领域技术人员根据需求进行设置所述灰度阈值，在此不再赘述，优先地，所述灰度阈值的取值为127。
[0069]
进一步地，在s103步骤中闭运算处理为膨胀腐蚀处理，可以理解为：对目标区域进行膨胀处理，得到中间区域；对所述中间区域进行腐蚀处理，得到最终图像区域且基于最终区域，获取第二中间图像；本领域技术人员可以根据需求采取现有技术中的膨胀腐蚀处理方法，在此不再赘述。
[0070]
优选地，所述目标区域是指第一中间图像中存在异常情况的区域，异常情况例如分离、断开、裂边、缺漏等；本领域技术人员知晓获取异常情况的区域的方法，在此不再赘述。
[0071]
s200、基于第二中间图像，对目标图像进行角度矫正处理，获取第三中间图像；可以理解为：从第二中间图像可获取液面呈现区域即所述最终区域。
[0072]
具体地，在s200步骤中还包括如下步骤：
[0073]
s201、基于第二中间图像，获取目标像素点p0的坐标(x0，y0)；
[0074]
s203、基于目标像素点p0的坐标(x0，y0)，获取目标斜率取值范围；
[0075]
s205、基于目标斜率取值范围，拟合出第二中间图像对应的两条边所在的两条直线且两条直线之间的交点作为角点；本领域技术人员知晓基于目标斜率取值范围获取角点的方法，在此不再赘述。
[0076]
具体地，在s203步骤中还包括如下步骤：
[0077]
s2031、获取预设的斜率取值范围a～b；
[0078]
s2033、将预设的斜率取值范围划分成n个子区间，其中，每一子区间的宽度为1/n；
[0079]
s2035、对第j个子区间设置累加器kj，j＝1
……
n，并当kj＝0时，遍历第二中间图像对应的像素点列表且从第二中间图像对应的像素点列表中获取在直线检测区域内的第i个像素点pi的坐标(xi，yi)，以根据pi的坐标(xi，yi)，得到pi对应的斜率mi，i＝1
……
z，z为直线检测区域内的像素点数量，其中，mi符合如下条件：
[0080][0081]
2037、当mi处于的任一子区间内，获取mi对应的子区间的累加器kj＝kj 1；
[0082]
s2039、将累加器最大值的子区间及其相邻两个子区间作为下一次的斜率取值范围，重复s2053-s2057步骤，直达斜率取值范围小于预设的斜率阈值范围，且作为目标斜率取值范围。
[0083]
具体地，所述直线检查区域是指所述目标图像经过hough变换直线检测处理，获取的图像区域。
[0084]
上述步骤根据直线检测过程，可以防止在采集图像的过程中，由于相机发生晃动等情况导致微孔板图像成像发生角度的偏移影响检测精度，保证最终得到四个精确的角点。
[0085]
s207、根据所有的角点坐标，对第二中间图像进行处理，以获取第三中间图像；其中，所述处理采用透视变换的方法，本领域技术人员可以采取任一透视变换的方法，在此不再赘述，这样可以使第一中间图像中的微孔板角度于水平轴平行。
[0086]
s300、对第三中间图像进行roi提取，获取每一微孔的roi区域图像；能够可以使只保留有较好液位特征的微孔图像部分，减少不必要的干扰。
[0087]
具体地，在s300步骤中还包括如下步骤：
[0088]
s301、获取每一微孔对应的关键图像，所述关键图像为第三中间图像中任一微孔的中间部分图像，其中，中间部分的高度为1/q的每一微孔的总高度，优选地，q＝2；
[0089]
s303、根据所述第三中间图像对应的所有端点的坐标与任一微孔像素的预设宽度，获得每一微孔对应的roi的起始坐标；本领域技术人员根据实际需求设定所述预设宽度，在此不再赘述；
[0090]
s305、根据预设指定区域的宽度和高度，获取每一微孔的roi区域图像；本领域技术人员根据实际需求设定所述预设指定区域的宽度和高度，在此不再赘述。
[0091]
s400、对每一微孔的roi区域图像进行直方图均衡化处理，得到每一微孔对应的关键图像。
[0092]
具体地，在s400步骤中还包括如下步骤：
[0093]
s401、获取每一微孔的roi区域图像的灰度等级r，0≤r≤1，可以理解为：当r＝0时，每一微孔的roi区域图像的灰度值为0，当r＝1时，每一微孔的roi区域图像的灰度值为255。
[0094]
s403、对每一微孔的roi区域图像进行直方图均衡化处理，得到每一微孔对应的关键图像对应的灰度等级s，其中，0≤s≤1。
[0095]
进一步地，本领域技术人员可以采取任一直方图均衡化处理的方法，在此不再赘述，优选地，直方图均衡化处理为连续灰度值的直方图均衡化处理，例如，当r对应的概率密度pr(r)时，s对应的概率密度ps(s)＝1，其中，p()为图像灰度对应的概率密度函数。
[0096]
直方图均衡化处理后，使一部分像素值合并，从而增大图像的对比度，使图像的液位特征更加清晰。
[0097]
s500、将每一微孔对应的关键图像进行滤波处理，得到最终图像。
[0098]
具体地，在s500步骤中还包括如下步骤：
[0099]
s501、对每一微孔对应的关键图像进行处理，得到第四中间图像，其中，所述处理的方法为种子填充方法，优先地，所述处理的方法为八邻域像素填充法；
[0100]
s503、从所述第四中间图像中获取连通区域且当所述连通区域的面积≤预设的面积阈值时，将所述连通区域内的所有像素点灰度值设置为0；
[0101]
当所述连通区域的面积＞预设的面积阈值时，保留所述连通区域内的所有像素点灰度值。
[0102]
图像经过滤波后，去除了上面的黑洞等噪点，并且滤除了非液体部分的干扰，只保留了含有液体的有效部分。
[0103]
s600、基于所述最终图像，获取目标图像对应的液位曲线；本领域技术人员知晓可以采取任一方法通过图像，获取液位曲线；优选地，采用最小二乘法对得到的液位轮廓坐标进行多项式拟合获取目标图像对应的液位曲线，其中，液位轮廓采用opencv中findcontours函数在所述最终图像中寻找液位轮廓。
[0104]
本实施例，根据将拟合液位曲线进行拟合，能够解决现有技术中无法确定微孔板的多个微孔对应的液面，并且能够精准的确定出液位的轮廓，减少计算液体容积的误差，提高液体容积计算的准确度。
[0105]
虽然已经通过示例对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本技术的范围和精神。本技术开的范围由所附权利要求来限定。