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基于机器视觉的西林注射液中可见异物检测方法的研究

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基于机器视觉的西林注射液中可见异物检测方法的研究

作者：刘晨湖南大学

学位级别：硕士

西林注射药剂作为常用的几种药剂之一,其安全性会关系到病人的生命健康安全,然而西林注射液在生产制造中,不可避免的会混入橡胶、玻屑等可见异物,因此在西林注射液生产检测过程中,异物检出率关系到病人生命健康安全,常用药液可见异物检... 详细信息

西林注射药剂作为常用的几种药剂之一,其安全性会关系到病人的生命健康安全,然而西林注射液在生产制造中,不可避免的会混入橡胶、玻屑等可见异物,因此在西林注射液生产检测过程中,异物检出率关系到病人生命健康安全,常用药液可见异物检测方法在复杂医药自动化场景下,存在漏检率高和误检率高等问题,本文针对上述问题进行了研究,并通过实验对本文异物检测方法进行了验证。首先,介绍了西林注射液检测研究的背景与意义,对西林注射液检测存在的难点进行了介绍,对国内外基于机器视觉开发的药液检测设备进行了介绍,调研了常见的基于机器视觉的药液检测方法。其次,对西林注射液检测系统的机械部分、成像方案、机器视觉设备的选型进行了介绍。然后,本文重点研究了西林注射液图像配准方法。针对西林注射液在配准过程中,容易受静态干扰、动态背影干扰问题,一般的基于纯相位相关的、基于特征的配准方法往往配准失败,利用了结合像素强度与空间信息基于距离测度的图像配准方法对上述干扰不敏感的特点,将该方法用于西林注射液图像配准,但是该方法运行时间比较长,无法达到实时检测的要求,因此对其进行了改进,对该方法中的点到集合距离及梯度的计算过程进行了改进,将双线性插值法更改为最近邻插值法,以减少运行时间。实验表明,本改进方法在保留抗干扰能力的同时,在复杂场景下配准效果更好,算法的鲁棒性好,对干扰不敏感,同时检测速度能达到实时检测的要求,西林注射液配准准确率大大提高。最后,研究了西林注射液可见异物识别方法。首先通过序列帧差分法,对可见异物进行提取。针对经序列帧差分后,噪声依然会残留于残差图像的背景中,常用的图像滤波方法在抑制噪声的同时,将微弱异物也抑制掉,本文在小波变换与P-M扩散理论基础上,提出了改进小波变换与反向P-M扩散相结合的图像滤波方法,首先对图像进行小波分解,对分解得到的高频部分进行反向P-M扩散,低频部分保持不变,最后将不变的低频部分与经扩散后的高频部分进行小波重构,得到实验结果,实验表明,本文方法在保留残差图像中存在的微小可见异物目标的同时,抑制掉残留噪声,降低了漏检率,减少了后续的计算量。最后对比了常用图像分割方法,采用最大熵阈值分割法将可见异物与复杂背景有效的分离开来。实验表明,本文方法可以很好的提高西林注射液检测的鲁棒性和准确性。

关键词：西林注射液可见异物检测结合像素强度与空间信息小波变换与反向P-M扩散图像分割

基于序列图像的安瓿瓶药液可见异物检测技术研究

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基于序列图像的安瓿瓶药液可见异物检测技术研究

作者：胡小梅湖南大学

学位级别：硕士

传统的安瓿瓶药液质量检测方法普遍采用人工灯检，即通过目测检查药液中是否含有可见异物，该方法已经无法满足医药行业现代化高效率检测的要求。近年来，基于序列图像处理的全自动安瓿瓶药液可见异物检测技术成为研究热点。全自动的安... 详细信息

传统的安瓿瓶药液质量检测方法普遍采用人工灯检，即通过目测检查药液中是否含有可见异物，该方法已经无法满足医药行业现代化高效率检测的要求。近年来，基于序列图像处理的全自动安瓿瓶药液可见异物检测技术成为研究热点。全自动的安瓿瓶药液可见异物检测存在三大急需解决的问题，一是获取高质量的序列图像困难，二是序列图像中的微粒检测与可见异物判决准确性不高，三是系统的检测效率和实用性较差。本文针对以上三个方面的问题，在分析相关研究现状和实现原理的基础上，首先提出一种基于激光散射法的序列图像采集方法，该方法可通过控制旋瓶和停瓶参数，使药液中所有微粒出现在CCD图像传感器视野中，并可通过控制激光光源照度来增强微粒在图像中的散射能量，提高图像的信噪比。其次，设计了一个完整的可见异物检测流程，该流程主要包括以下图像处理环节：（1）对采集的安瓿瓶药液序列图像进行中值滤波，采用奇偶帧差分法计算奇偶帧最大值图像并进行差分运算，进一步增强序列图像中微粒的散射能量;（2）根据光源装置对安瓿瓶的光照分布，采用非线性正态分布阈值法对微粒图像进行二值化分割;（3）采用八邻域边界跟踪算法获取微粒面积大小;（4）通过一定数量的40μm和60μm标准粒子最小二乘直线拟合计算50μm微粒散射能量大小作为可见异物的判决阈值，将检测到的微粒面积大小与该阈值进行比较，即可检测出药液中的可见异物。最后，在上述研究基础上，设计并实现了一个完整的安瓿瓶药液可见异物自动检测软件系统，该系统已配置到实际的检测仪器和设备中。本文的主要贡献是提出了基于激光散射法的高质量序列图像获取方法，设计了一个完整的安瓿瓶可见异物检测流程及其关键图像处理算法，实现了一个功能较完整、检测效率高的软件系统。理论仿真、系统实测数据分析结果表明，基于激光散射法序列图像的安瓿瓶可见异物检测流程及其核心图像处理算法实现复杂度较低，理想情况下的漏检率可达0%;设计实现的检测软件系统有较高的实用价值。

关键词：安瓿瓶可见异物检测光散射法奇偶侦差非线性阈值

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药液视频序列可见异物检测算法研究

药液视频序列可见异物检测算法研究

作者：杨佩云西安建筑科技大学

学位级别：硕士

医用药液已广泛应用于临床医疗,且大部分药液是通过静脉注射进入到体内。但由于药剂本身、生产工艺及生产过程等因素,使药液中可能含有不可溶性异物,这将对患者的身心健康带来伤害甚至危及生命安全。我国目前的异物检测主要采用人工灯检... 详细信息

医用药液已广泛应用于临床医疗,且大部分药液是通过静脉注射进入到体内。但由于药剂本身、生产工艺及生产过程等因素,使药液中可能含有不可溶性异物,这将对患者的身心健康带来伤害甚至危及生命安全。我国目前的异物检测主要采用人工灯检法,其检测结果受灯检工的主观性影响,检测效率和检测效果不理想。因此,研发在线高速药液异物自动检测系统具有重要的理论意义和实际应用价值。本课题以药液可见异物的视频序列为研究对象,以药液自动检测系统的异物检测算法为研究重点,利用高速相机获取待检测药液视频序列图像,采用适当的图像处理算法对药液中的可见异物进行提取和识别,并自动判别该药液是否合格。根据药液可见异物检测的功能要求和性能指标,确立了检测系统的整体方案。在介绍系统检测原理、系统组成及各子系统功能的基础上,设计了可满足实际要求的光源和照明系统,并选择了合适的摄相机、镜头,以便获取高质量的图像。针对采集到的原始图像存在大量背景噪声的特点,采用形态学滤波及二次差分与能量积累相结合的方法进行噪声抑制,以增强图像对比度。在此基础上,结合模糊理论和聚类算法,提出一种基于空间信息的模糊c均值聚类分割算法,该算法利用图像灰度信息和空间信息建立的聚类准则函数有效抑制了噪声对聚类中心的影响,实现异物的准确提取。药液高速旋转时产生的气泡影像与可见异物影像具有相似性,为了区分气泡和可见异物,本文提出一种利用运动轨迹、几何特征等信息的可见异物识别算法,该算法采用轨迹关联原理得到假设运动轨迹,然后利用可见异物运动轨迹的连续性及噪声运动轨迹的无序性判断是否有异物存在,从而判断出药液是否合格。为了验证文中提出算法的实用性,利用MATLAB7.0平台对药液视频序列图像进行算法验证。实验结果表明,本文提出的检测和识别算法能够满足药液可见异物在线检测的要求,达到预期目标。

关键词：视频序列可见异物检测形态学滤波模糊聚类分割

基于机器视觉的安瓿内可见异物检测系统的研究

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基于机器视觉的安瓿内可见异物检测系统的研究

作者：李伟清华大学

学位级别：硕士

安瓿装药液检测是医药检测领域中一个重要的研究课题。目前,国内绝大多数企业的安瓿装药液中的可见异物检测仍然主要依靠人眼完成。人眼检测不但效率低下,成本高,而且检测精度难以保证。所以利用机器视觉对安瓿装药液中的可见异物进行... 详细信息

安瓿装药液检测是医药检测领域中一个重要的研究课题。目前,国内绝大多数企业的安瓿装药液中的可见异物检测仍然主要依靠人眼完成。人眼检测不但效率低下,成本高,而且检测精度难以保证。所以利用机器视觉对安瓿装药液中的可见异物进行高效率、高精度、低成本的检测是安瓿装药液检测发展的必然趋势。本文在前人研究的基础上设计实现了新的多路图像数据采集处理系统,进一步研究了基于机器视觉的安瓿内可见异物检测的原理算法及其在DSP上的实现。论文的主要内容包括: 对图像采集处理系统进行设计,完成了以DM642为核心的多路图像采集与处理系统的构建,可以实现对CCD采集的图像数据进行快速的读入、二值化、判定等处理。研究了基于安瓿检测的各种图像配准的实现。根据安瓿检测图像的特点,提出了基于局部灰度均方测度的快速图像配准方法,同时采用差分,图像增强以及二值化的方法实现了对安瓿内可见异物的信号提取。研究了图像数据中的杂质信号识别。通过有序搜索疑似信号并建立检测窗口,从而进一步确认杂质的存在和数量信息,最后给出机械传动结构正确的分拣信号,完成对安瓿内可见异物的检测和对安瓿的分拣。论文工作对于图像信号的提取和关键信息的判别有较强的参考意义,对安瓿内可见异物检测系统的快速化、小型化、集成化具有较大的实用价值。

关键词：机器视觉可见异物检测 DM642 图像配准异物判定

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基于图像处理的药液可见异物检测

基于图像处理的药液可见异物检测

作者：李丽娴中南大学

学位级别：硕士

摘要：液体药剂中不溶性异物杂质的混入会给患者的生命健康造成严重危害。基于机器视觉的药液可见异物检测与人工检测相比较,效率高、准确度高、成本低。归纳起来,本文主要工作如下：1.设计了简单快速的有效检测区域标定算法,并结合异... 详细信息

摘要：液体药剂中不溶性异物杂质的混入会给患者的生命健康造成严重危害。基于机器视觉的药液可见异物检测与人工检测相比较,效率高、准确度高、成本低。归纳起来,本文主要工作如下：1.设计了简单快速的有效检测区域标定算法,并结合异物目标像素和背景像素的空间和时间特性,引入空间方差和瞬时方差阈值控制双边滤波器的滤波范围,估计出完整的药液背景图像。2.将Tsallis熵阈值法扩展到三维空间,不仅考虑到当前像素的灰度信息,而且还将其空间邻域的灰度均值和时间邻域的灰度均值考虑在内,有效地抑制噪声的影响。同时采用差分进化算法对其进行优化,减少三维Tsallis熵的计算量。3.将标准近邻传播聚类算法中的欧式距离测度转换为测地距离,并采用运动惯性模型对测地距离进行修正,该测度能够很好地反映数据集的拓扑结构。根据药液异物目标的运动特性,在标准AP算法的模型及约束方程中加入了时间约束信息来促使生成具有时间连续性的聚类,采用rmax-product方法推导出新的迭代方程。实验证明,改进后的运动连续性AP聚类算法比标准AP聚类算法更适用于药液中可见异物的分类识别问题,并且在异物检测稳定性和精度上都具有较好的性能,能够满足实际生产线上的要求。本文的研究成果为今后液体药剂异物检测系统在实际生产上的应用提供了一定的理论基础。(图44幅,表3个,参考文献77篇)

关键词：液体药剂可见异物检测双边滤波三维Tsallis熵测地距离近邻传播聚类

基于ECO跟踪的输液瓶可见异物检测识别方法

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国外电子测量技术 2019年第11期38卷 23-28页

作者：王雨青陈小林王博吴志佳李荅群中国科学院长春光学精密机械与物理研究所精密仪器与装备研发中心

输液瓶作为常见的注射药剂,研究其药液内是否存在异物是安全和质量检测领域的重要课题。可见异物自动检测设备通常采用旋转一急停的方式使瓶中异物运动旋转,采集多帧图像序列,利用机器视觉的方法来判断液体中是否存在异物,而这种方式会... 详细信息

输液瓶作为常见的注射药剂,研究其药液内是否存在异物是安全和质量检测领域的重要课题。可见异物自动检测设备通常采用旋转一急停的方式使瓶中异物运动旋转,采集多帧图像序列,利用机器视觉的方法来判断液体中是否存在异物,而这种方式会产生大量气泡,严重干扰检测精度。提出一种基于ECO跟踪的输液瓶可见异物检测方法,以图像序列的感兴趣区域为对象,借助帧差法找到图像序列中最可能存在异物的图像作为起始帧图像,并找到起始帧图像中的运动目标,建立初始模板,利用E C O算法跟踪运动目标,记录其运动轨迹,分析运动特性以此辨识目标是否为异物。实验结果表明,提出的方法可以有效地检测识别异物,去除气泡干扰,并且具有较高的识别率和较低的漏检率,可以达到工业检测的要求。

关键词：机器视觉图像差分 ECO跟踪运动轨迹可见异物检测

ML-AMIIXH-2光散射法全自动可见异物检测仪

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中国药品标准 2015年第3期 242-242页

《中国药典》2010版附录收载检测技术光散射法全自动可见异物检测仪,是根据《中国药典》2010年版附录"可见异物检查法"中对注射液和滴眼液等溶液中所含可见异物的检查规定,以模式识别理论为基础,结合现代光学技术、序列图像处理技术、... 详细信息

《中国药典》2010版附录收载检测技术光散射法全自动可见异物检测仪,是根据《中国药典》2010年版附录"可见异物检查法"中对注射液和滴眼液等溶液中所含可见异物的检查规定,以模式识别理论为基础,结合现代光学技术、序列图像处理技术、精密机械设计与制造及工业控制等国内领先水平技术集成的高科技检测仪器。

关键词：可见异物检测附录《中国药典》书籍结构光散射法 ML-AMIIXH-2

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药液异物视觉检测机器人关键技术研究

药液异物视觉检测机器人关键技术研究

作者：陈俊湖南大学

学位级别：硕士

医用大输液滴注药剂、西林瓶药剂、安瓿注射剂等液体药品在生产过程中，由于生产工艺本身的缺陷，产品中可能含有玻璃碎屑、毛发、纤维、黑渣和橡胶碎屑等极小的不溶性异物，这些异物一旦注入人体血管，可能导致血管堵塞，严重时甚至危... 详细信息

医用大输液滴注药剂、西林瓶药剂、安瓿注射剂等液体药品在生产过程中，由于生产工艺本身的缺陷，产品中可能含有玻璃碎屑、毛发、纤维、黑渣和橡胶碎屑等极小的不溶性异物，这些异物一旦注入人体血管，可能导致血管堵塞，严重时甚至危及生命。目前国内绝大多数制药企业均采用人工检测，药品安全性得不到保障，因此研发药液异物检测设备具有重要意义。本文研究了药液异物视觉检测机器人的关键技术，主要包括检测算法的抗振动性和降低机电系统的振动干扰，经过理论推导、实验测试和改进优化，最终研发出全自动药液异物在线检测机器人，成功应用于制药企业的生产线上，替代人工检测。本文的主要工作如下： 1.详细论述了基于机器视觉的药液异物检测原理，提出总体检测方案，计算系统的检测参数，给出了帧间差分药液异物检测算法，研制了药液异物单工位视觉检测设备;2.提出了全自动药液异物在线检测机器人的总体设计方案，采用伺服跟踪式系统实现在线检测，设计了光机电一体化控制方案和同步跟踪曲线;3.提出了药液异物的抗振动机器视觉检测算法，采用基于纯相位相关的亚像素图像匹配算法对图像序列进行匹配预处理，有效的消除全自动药液异物在线检测机器人机电系统的振动干扰，采用爬山搜索策略对算法进行优化，组建了专用的基于千兆以太网的分布式计算机群，达到实时性检测要求;4.对全自动药液异物在线检测机器人的机电系统进行改进，通过添加冲击抵消轮盘，降低了机电系统振动干扰，开发了药液异物在线检测机器人测试软件，进一步提高机电系统精度，经过改进和优化的全自动药液异物在线检测机器人达到了预期的检测精度和速度，满足制药企业的全自动生产线的要求。

关键词：机器视觉可见异物检测亚像素图像匹配纯相位相关爬山搜索

灌装药液在线微小异物视觉检测技术的研究与开发

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灌装药液在线微小异物视觉检测技术的研究与开发

作者：姜利杰江南大学

学位级别：硕士

我国灌装药液的年产量及年销售量均位居世界榜首,但90%以上的制药厂家却在药液异物检测环节采用人工灯检法。受限于控制技术、图像检测算法和机械装置等关键技术的掣肘,国产全自动灯检设备检测效果不佳。因此,研制灌装药液微小异物视觉... 详细信息

我国灌装药液的年产量及年销售量均位居世界榜首,但90%以上的制药厂家却在药液异物检测环节采用人工灯检法。受限于控制技术、图像检测算法和机械装置等关键技术的掣肘,国产全自动灯检设备检测效果不佳。因此,研制灌装药液微小异物视觉检测系统具有重大的经济效益和很强的实用价值。本文以10ml的安瓿瓶药液为主要检测对象,在详尽分析国内外现有设备和技术的基础上,基于机器视觉与图像处理技术,研发适用于灌装药液生产现场的图像检测软件,并利用PLC、伺服电机、工业相机、光源等硬件设备搭建实验平台。针对生产线现场由于平台和摄像机振动所造成的序列图像中瓶体偏移现象,引入基于相位相关的图像配准算法,并对其进行三个方面的改进:通过引入图像投影将原始相位相关配准算法分解为两个一维配准算法,显著提高原始POC配准算法的实时性;通过引入Hanning窗函数滤波,克服图像边缘“不连续性”对配准精度的影响;通过引入峰值估计技术,将配准精度提高到亚像素级。针对传统帧差法的不足,引入二次差分法解决了结果图像中目标的归属帧问题;引入能量累积法改善了差分后目标的灰度值削弱问题。提出一种微分结构相似度目标跟踪方法,该方法在迭代过程融入步长选择,改善每次迭代的跟踪精度;引入Kalman滤波器进行目标位置预测,分析了Kalman滤波器性能与其噪声协方差阵的关系,提出一种自适应的参数更新方式。实验结果表明,该方法能有效解决快速移动目标的跟踪问题,对于存在遮挡、背景干扰的情况,仍能保证一定的跟踪精度,非常适用于灌装药液中可见异物的运动轨迹提取。通过理论分析及反复实验测试,给出了伺服电机的时序控制方式。基于JAI相机SDK程序开发包,设计了相机控制和图像采集模块。利用多线程技术和MFC框架,构建了检测系统的上位机平台软件。最后,基于上述工作设计了单工位药液异物检测实验样机,并在此基础上进行了样机可靠性测试,分析了其存在的不足并给出了可行的系统完善方向。

关键词：机器视觉可见异物检测全自动灯检机图像配准目标跟踪