藥品的安全關系每個人的健康。對于藥品，人們除了關注療效之外，出廠前針對藥品表面缺陷檢測也是不可或缺的一環。針對藥品檢測，藥廠通常使用人工抽樣檢測，這種檢測方法不僅成本高、效率低、在檢測過程中還有很強的主觀性和隨機性，無法滿足現代企業對產品質量的要求。機器視覺檢測技術憑借其自動化程度高、成本低、效率高等特點，基于機器視覺的藥片缺陷檢測將成(cheng)為(wei)一種趨勢。

1.藥片缺陷的分類

 完整性

檢查藥片是否存在殘缺、不完(wan)整；

 外觀

藥片外觀有劃(hua)傷，磨損；

 污染

藥(yao)片(pian)被其他東(dong)西污(wu)染(ran)(ran)，或是藥(yao)片(pian)沾染(ran)(ran)污(wu)染(ran)(ran)物。常見為藥(yao)片(pian)表面有污(wu)漬（稱(cheng)為藥(yao)片(pian)污(wu)漬）；

 字符無法識別

在藥(yao)品中通常表面為(wei)模(mo)糊(hu)或字(zi)符被劃傷(shang)破壞。

2.藥片缺陷檢測的挑戰

機器視覺檢(jian)測(ce)技術在藥(yao)品(pin)檢(jian)測(ce)應用初期，通常采用多臺相機同(tong)步(bu)拍(pai)攝，獲取藥(yao)片(pian)表面(mian)信息，這時就會存在一個(ge)問(wen)題，如果采用一個(ge)圖像(xiang)處(chu)理系統，會引發圖像(xiang)拼接等造成的時間復雜(za)度(du)大(da)、精度(du)差等問(wen)題。

常見(jian)的(de)(de)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)灰度均衡方法(fa)是(shi)基(ji)于(yu)單(dan)個(ge)像(xiang)(xiang)素或鄰域(yu)(yu)像(xiang)(xiang)素的(de)(de)方法(fa)對圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)進行分(fen)析(xi)處理，不易提取藥片的(de)(de)劃(hua)痕特征(zheng)(zheng)。藥片劃(hua)痕區(qu)域(yu)(yu)小(xiao)(xiao)、面積(ji)小(xiao)(xiao)、劃(hua)痕淺(qian)，相對于(yu)藥片表(biao)面，其(qi)景深(shen)差距較(jiao)小(xiao)(xiao)，因此(ci)不容(rong)易提取其(qi)劃(hua)痕缺(que)陷特征(zheng)(zheng)。常見(jian)的(de)(de)邊緣分(fen)割、閾(yu)(yu)值分(fen)割都基(ji)于(yu)區(qu)域(yu)(yu)或基(ji)于(yu)閾(yu)(yu)值的(de)(de)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)分(fen)割方法(fa)，其(qi)可以提取圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)中較(jiao)明顯的(de)(de)目標物，無法(fa)分(fen)離圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)劃(hua)痕特征(zheng)(zheng)。

3.藥片缺陷檢測系統基本要求 

1、藥片缺陷檢測的軟(ruan)硬件(jian)結構，要符合現場工作的要求；

2、一套圖像采集裝置能勝(sheng)任(ren)各種常見的藥片缺陷的檢測；

3、圖像(xiang)處理軟件能分析藥片缺陷特征并進行分類(lei)；

4、精度的(de)要(yao)求：0.1mm；速(su)度的(de)要(yao)求：大于20個(ge)/s；識別率：>=95%。

4.藥片檢測工藝流程

待檢測(ce)的(de)(de)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)裝(zhuang)(zhuang)入(ru)料斗，經過(guo)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)排列(lie)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)將(jiang)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)排成(cheng)一列(lie)，隨皮帶(dai)(dai)移(yi)動；當藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)進入(ru)圖(tu)像(xiang)采集(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)視野范圍(wei)時(shi)，觸發圖(tu)像(xiang)采集(ji)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，采集(ji)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)圖(tu)像(xiang)；將(jiang)采集(ji)的(de)(de)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)圖(tu)像(xiang)傳輸到圖(tu)像(xiang)處理裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，對采集(ji)的(de)(de)藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)圖(tu)像(xiang)進行(xing)分(fen)析(xi)處理，判別藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)是否(fou)有缺陷；將(jiang)不合格藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)采用(yong)剔除裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)將(jiang)其(qi)分(fen)別裝(zhuang)(zhuang)入(ru)到相(xiang)應的(de)(de)廢(fei)品收(shou)集(ji)器中(zhong)；由于長期傳送藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)，傳送帶(dai)(dai)上殘(can)留太多藥(yao)片(pian)(pian)(pian)(pian)(pian)灰塵(chen)時(shi)，啟用(yong)清潔裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)，及(ji)時(shi)清潔傳送帶(dai)(dai)；

完(wan)成單面(mian)藥(yao)(yao)(yao)品圖像獲(huo)取之后(hou)，通過(guo)翻(fan)滾(gun)型的(de)藥(yao)(yao)(yao)片(pian)翻(fan)轉裝置，翻(fan)轉藥(yao)(yao)(yao)片(pian)的(de)上下表(biao)面(mian)，采用圖像采集裝置采集藥(yao)(yao)(yao)片(pian)下表(biao)面(mian)圖像信息(xi)，然后(hou)使用圖像處理裝置分析(xi)處理藥(yao)(yao)(yao)片(pian)圖像，并及時(shi)將不合格藥(yao)(yao)(yao)片(pian)剔除。

圖像采集裝置

藥片(pian)常見的缺陷有碎片(pian)、污漬、劃傷等(deng)，其均屬(shu)于藥片(pian)表面(mian)缺陷宜選用環形(xing)LED光源正(zheng)面(mian)照射。

劃痕、字符等信息(xi)，相對(dui)于藥片表面來說，景深(shen)差距較小，因此相機(ji)的靈(ling)敏度是本系(xi)統首要(yao)考(kao)慮的因素(su)。其次(ci)，為了(le)便于后續圖像的分析處理，本系(xi)統應該選擇噪(zao)聲(sheng)點(dian)較小相機(ji)。最后，實時性(xing)好和精度高是本藥片檢(jian)測系(xi)統的首要(yao)要(yao)求。

鏡頭的(de)焦距是鏡頭的(de)一個(ge)重要的(de)參數，能反(fan)映鏡頭成(cheng)像(xiang)后分辨(bian)細節的(de)能力，它主(zhu)要受(shou)到衍(yan)(yan)射和像(xiang)差的(de)影響(xiang)。光圈減(jian)小(xiao)(xiao)，衍(yan)(yan)射較重，分辨(bian)率下降，但是像(xiang)差也會減(jian)小(xiao)(xiao)；與(yu)此同時(shi)，光圈減(jian)少可以加大景深。

圖像采集和預處理

1、圖像灰度不均衡

藥品(pin)表面是一(yi)個曲度，邊緣(yuan)藥片的灰(hui)度值會(hui)明(ming)顯低于中心藥片的灰(hui)度值。通過基于二維高斯曲面擬(ni)合灰(hui)度補(bu)償預處(chu)理算(suan)法，對(dui)圖像灰(hui)度進行修(xiu)正。

2、冗余信息過多

為了(le)準(zhun)確(que)地提取藥(yao)片缺陷(xian)特征，需要(yao)從藥(yao)片圖(tu)像中分離出藥(yao)片信息，其中要(yao)求得到的藥(yao)片信息包(bao)含藥(yao)片缺陷(xian)可能存在的任何區域，同時盡可能地減少藥(yao)片信息的冗余。采用OSTU雙邊(bian)閾值(zhi)分割(ge)法(fa)對(dui)藥(yao)片圖(tu)像進行(xing)預分割(ge)。

3、圖像邊緣修正

經(jing)過OSTU雙閾值(zhi)處理后，可以準確分離出(chu)藥(yao)片(pian)信息，包括藥(yao)片(pian)上表面(mian)信息和藥(yao)片(pian)側面(mian)邊緣(yuan)信息。與此(ci)同(tong)時，藥(yao)片(pian)圖像的邊緣(yuan)藥(yao)片(pian)處出(chu)現了假邊緣(yuan)，通(tong)過形態學方(fang)法去除圖像的假邊緣(yuan)。

4、圖像分割

在(zai)分(fen)析藥(yao)片(pian)缺陷信(xin)(xin)息(xi)(xi)前，需準確地(di)提取并分(fen)離(li)出藥(yao)片(pian)缺陷信(xin)(xin)息(xi)(xi)，但在(zai)實際檢測過程(cheng)中發現，藥(yao)片(pian)的特征和表面的灰度差別小、景深小、存在(zai)模(mo)(mo)糊(hu)信(xin)(xin)息(xi)(xi)，通過采(cai)用基于模(mo)(mo)糊(hu)理論(lun)的圖像(xiang)分(fen)割算(suan)法提取藥(yao)片(pian)的缺陷信(xin)(xin)息(xi)(xi)。

藥片缺陷特征識別

目前常見的(de)(de)特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)有幾何特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)、灰(hui)度(du)特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)、紋(wen)理(li)(li)特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)等。藥(yao)片圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)可能(neng)因(yin)(yin)為(wei)光源的(de)(de)影(ying)響，可能(neng)因(yin)(yin)為(wei)相機(ji)曝光的(de)(de)原因(yin)(yin)，導致圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)灰(hui)度(du)值信息(xi)發生(sheng)改變(bian)，因(yin)(yin)此(ci)不(bu)(bu)可以選(xuan)擇圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)灰(hui)度(du)特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)；藥(yao)片圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)灰(hui)度(du)信息(xi)不(bu)(bu)存在明(ming)顯的(de)(de)規律性信息(xi)，因(yin)(yin)此(ci)不(bu)(bu)可以選(xuan)擇圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)的(de)(de)紋(wen)理(li)(li)信息(xi)；由(you)于藥(yao)片的(de)(de)幾何特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)是(shi)相對確定量(liang)，因(yin)(yin)此(ci)選(xuan)擇藥(yao)片的(de)(de)幾何特(te)(te)征(zheng)(zheng)(zheng)，如圓形(xing)度(du)和(he)凸包。凸包是(shi)一個圖(tu)(tu)(tu)形(xing)學(xue)概(gai)念。給定二維平面上的(de)(de)點(dian)集，凸包就(jiu)是(shi)將(jiang)最外(wai)層的(de)(de)點(dian)連接起來(lai)構成的(de)(de)凸多(duo)邊形(xing)，它能(neng)包含點(dian)集中所有點(dian)的(de)(de)。