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2023-08-31 07:05

药品包装的检测

在片剂、胶囊的生产中,利用检测系统对产品的质量进行检测,更快、更准确,大大方便了药物的生产过程。

检测技术概述

包装机过去一直沿用肉眼检测,存在着眼睛疲劳、情绪化等不确定因素;而机械触摸式检测、光电开关检测等装置检测因为存在安装调试难、检测精度不高、检测速度慢和检测不稳定等因素,难以实现检测产品的准确化。药品包装检测系统是利用计算机视觉原理,采用图像和信号处理的手段进行药品检测。此项技术的成功开发与产业化生产,实现了国内企业拥有此项专利技术产权,缩短了我国在药品检测方面与国外的差距,填补了国内空白,提高了药品的检测质量,每台销售价格不到国外同类产品的十分之一,为客户大大节省了成本。

检测原理

当药片到达指定位置时,触发部件启动,图像处理单元启动,结构光发生器和专用摄像头工作,并快速获取多幅图像数据。这些图像数据包含药片(胶囊)信息,图像处理单元将这些图像进行一些数学变换或形态操作,得到每一粒药片的最优特征描述。根据所提取的特征对目标进行分析。如发现不合格产品,即可与外部设备通讯,告知外设出错药粒的信息,同时在指定位置将其剔除。

药品包装检测系统

药品包装检测系统由3个模块构成:图像采集,图像处理和检测,结果输出。其中图像处理和检测是整个系统的核心部分。

图像采集

摄像机拍摄要检测的药品,通过采集卡将数字化的图像传送给计算机,等待处理。

图像处理和检测

图像处理包括预处理和特征提取,图像检测则是进行特征匹配同时输出最后的检测信息。图像预处理是在特征提取前先对图像进行明暗对比调整、平滑、滤波去噪(一般采用高斯核函数)或二值化,以便为后面的特征提取做好准备。

其中T为阈值。

图像的特征提取是检测成功与否的关键,实际中应根据不同的检测对象提取不同的特征,常用的特征包括面积、色调信息、边缘信息、纹理特征、特征点、深度信息等等。特征提取过程是将图像象素的灰度空间映射到特征空间。

结果输出

将检测结果输出给外部设备进行剔除,输出信息主要包括出错的位置信息。

图像处理主要采取的措施

对被检测图像进行合适的处理和变换,是提取图像特征的必须工作。由于被检测的产品多种多样,检测环境(人员走动、光线、机械震动)不同,需要采用不同的图像变换,并利用实际的一些经验。

■设置感兴趣区域(以下简称ROI)以提取有效信息

在药品图像检测过程中,药品在一定的范围内运动(约占图像区域的2/3),在该范围外的图像信息对检测来说都是无效的,因此,我们可以在图像处理单元上设置兴趣区域ROI,仅对这部分信息进行钢材行业红为减小电源噪声火时处理和存储。

■采用查找表变换、亮度/对比度调整变压器与灰度变换

使用查找表变换方法可以对图像的灰度进行线性、指数、对数、平方、开方、幂、倒数幂等变换,人为地使某些灰度范围得以加强或削弱,可以突出位于某些灰度范围的图像细节。亮度/对比度调整可以扩大图像灰度范围及相对亮度。灰度变换是专为观察缺陷而设计的图像处理算法,在药品图像中,缺损的灰度值与完好药品的灰度不同,因此灰度变换是先对图像进行对比度均衡,使其灰度分布于整个灰度区间,然后再对均衡后的像素做类似于磁滞回线形式的灰度查找表变换,从而将中间某一区域的灰度拉伸而将两端无效的灰度信息压缩,通过动态调整参数而改变,可以显著显示出药片的缺陷(如图1)。

■空间滤波与边缘增强措施以提高可靠性

当灰度值信息空间可分性不明显时,以面积作为分类的纪念章特征信息效果就会很差,为了突出缺损的细节,我们可采用高通滤波器中的方向梯度算子(Gradient)(包括Prewitt算子和Sobel算子),拉普拉氏算子(Laplacian于明年4月16日行将在重庆国际博览中心开幕的西部国际塑胶展览会上)等进行边缘提取、边缘增强、轮廓提取等操作,以边缘信息(图像的边缘信息可分性强)作为特征进行提取(如图2)。

■在变换域中进行特征提取

当图像的边缘较模糊,同时又不能进行灰度空间的划分时,边缘信息是唯一可以利用的信息,如图3。我们可以在变换域下(通常指频率域或小波域)进行多尺度多频段的特征提取。常用的图像变换有DCT、FFT、Harr、DWT变换,在变换域中的线性可分性提高,使特征提取更为方便,最简单的方法是能量判别。

■色彩分析

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将RGB信息映射到别的颜色表示空间(如HSV)进行特征提取。可以进行彩色药粒特别是彩色胶囊或包装上的异物检测。

■灰度形态分析、特征标注等

灰度图像的形态分析方法就是对药片图像进行腐蚀、膨胀操作。腐蚀操作可以使亮点变小、暗点变大;膨胀操作可以使亮点变大、暗点变小。对药片图像进行膨胀、“1025”以来腐蚀或两者的有序组合操作可以突出缺损的细节,增加边缘的对比度。

系统的应用

熟化设备西安至信公司的药品包装检测系统已非常成熟,全球已有很多知名的药品生产公司成为我们的客户,其中包括GlaxoSmiTHKline、MERCK、JAMSSEN、ASTRA、SANOFI等世界500强公司。仅中国大陆和台湾地区的100多家药厂就已使用300多台。并且已和世界知名的包装机公司—UHLMANN形成了配套销售。(end)

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