Método y sistema para la identificación de artículos.

Método para identificar un artículo, que comprende las etapas de:

a) seleccionar al menos una zona de una imagen digital de dicho artículo; y

b) por cada zona seleccionada en la etapa a), establecer un histograma correspondiente de valores de color de los píxeles de dicha zona, comprendiendo además dicho método las etapas de:

c) por cada campo de cada histograma establecido en la etapa b), comparar el número de píxeles con los correspondientes valores de referencia mínimo y máximo de un conjunto de datos de referencia asociados a un artículo de referencia, y determinar si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia; y

d) identificar el artículo como correspondiente a dicho artículo de referencia, si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia en al menos N de dichos campos, siendo N ≥ 1, en al menos una zona.

Método y sistema para la identificación de artículos Campo técnico

La presente invención se refiere al campo técnico de sistemas de control para líneas de producción automatizadas. Más en concreto, la invención se refiere a dispositivos de formación de imágenes y los correspondientes medios de procesamiento de imágenes en tiempo real y métodos utilizados para el control de la producción de dichas líneas de producción. Estos medios de procesamiento de imágenes extraen información de color de imágenes digitales de artículos (es decir, productos y / o envases) en la línea de producción, con el fin de identificar diferentes tipos de artículos mediante la comparación de la información extraída con información de modelo de artículos de referencia.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos de formación de imágenes son de uso común para el control de la producción en las líneas de producción automatizadas. Por ejemplo, en líneas de embotellado, una luz estroboscópica (utilizando, por ejemplo, una unidad de iluminación LED controlada por un dispositivo de activación por láser) ilumina las botellas transportadas en un transportador, y cámaras digitales toman imágenes digitales de las botellas iluminadas de este modo; a continuación, los medios de procesamiento de imágenes detectan automáticamente un contorno de las botellas en estas imágenes digitales e identifican diferentes tipos de botellas (por su forma y / o dimensiones) presentes en el transportador. Dicha identificación se usa, por ejemplo, para etiquetar correctamente las botellas de acuerdo con su tipo (forma o contenido, etc.).

Los medios de procesamiento de imágenes también pueden detectar colores impresos en las etiquetas comprendidas en un envase del artículo, o en el propio artículo (por ejemplo, en las botellas producidas en una línea de embotellado), o directamente impresos sobre el artículo, por ejemplo, un recipiente (por ejemplo, en latas producidas en una línea de enlatado), con el fin de permitir la inspección del envasado y / o la identificación de prototipos (por ejemplo, la identificación de patrones de marca mediante su coincidencia con imágenes de modelo). Por ejemplo, en líneas de enlatado, los patrones de marca pueden, además, estar impresos ya sea directamente en las latas o en manguitos que se ajustan herméticamente alrededor de las latas.

Hay muchas técnicas conocidas referentes a la formación y procesamiento de imágenes (en el campo de la formación de imágenes basada en contenidos) que se pueden utilizar para identificar o inspeccionar un artículo a partir de su imagen digital. Sin embargo, estas técnicas o bien carecen de precisión o bien implican cálculos que llevan tiempo, y por tanto no están adaptadas totalmente para el control de líneas de producción automatizadas, en particular de líneas de producción de alta velocidad.

Por ejemplo, la técnica clásica de umbralización en el espacio de colores RGB ("Rojo Verde Azul") carece de precisión, ya que no permite separar la información de colores de la información de intensidad.

Como otro ejemplo, la solicitud de patente US 24/218837 A1 da a conocer una técnica de procesamiento de imágenes en la que una imagen digital de un artículo primero se segmenta en bloques, y por cada bloque se establecen un histograma de colores y un histograma de brillo (luminancia). Se determina además un brillo promedio a partir del histograma de brillo por cada bloque, como una información de característica de brillo, y se determina un color representativo (por ejemplo, un color promedio) a partir del histograma de colores, por cada bloque, como una información de característica de color. A continuación, se realiza una comparación entre la información de característica de color de la imagen digital y la información de característica de color de una imagen de comparación objetivo (en base a bloque por bloque) con el fin de decidir si la imagen digital es similar a la imagen objetivo. Si la comparación de colores no es concluyente, se realiza otra comparación entre la información de característica de color de la imagen digital y la información de característica de color de la imagen de comparación objetivo (también en base a bloque por bloque).

Sin embargo, dicha técnica de procesamiento de imágenes tiene el inconveniente de que la determinación del color representativo y el brillo promedio para cada bloque, ambas, implican una carga de cálculo pesada (al menos para la determinación de los mencionados dos histogramas) y el uso de sólo uno o ambos de estos parámetros "promedio" para estimar la similitud puede no ser lo suficientemente preciso en el contexto de una línea de producción de alta velocidad (por ejemplo, para la identificación de un envase o de una marca en un envase).

Recientemente, se han desarrollado sistemas de formación de imágenes con el fin de identificar artículos en función de las características de color en un espacio de color HSL ("luminosidad de saturación de tono"), extraídos de imágenes digitales de estos objetos en el contexto de aplicaciones de montaje e inspección de envasado.

Por ejemplo, la solicitud de patente US 24/228526 A9 describe un sistema para la caracterización de color usando la "clasificación de píxeles difusos" con aplicación en concordancia de color y localización de concordancia de color. Este sistema utiliza vectores de característica de color para la medición de la similitud entre imágenes de color, en base a

una distancia entre los vectores de característica de color, y para localizar las zonas de una imagen objetivo cuya información de color concuerda con la de una imagen de modelo. Un vector de característica de color en el presente documento está formado por el porcentaje de píxeles asignado a cada campo (es decir, categoría de color) de un histograma de color HSL de la imagen objetivo en base a valores de HSL de los respectivos píxeles (es decir, cada campo correspondiente a valores de tono, saturación y luminancia), teniendo un píxel un peso fraccionalmente distribuido a través de una pluralidad de campos, de acuerdo con una "función de pertenencia difusa" de una "clasificación de píxeles difusa".

Sin embargo, dicha "clasificación de píxeles difusa" dentro de un histograma de HSL (con campos en un espacio de HSL tridimensional) y la posterior determinación de similitud tienen el inconveniente de ser muy exigentes en recursos informáticos. Por lo tanto, esta técnica de procesamiento de imágenes no está bien adaptada a la identificación de artículos en tiempo real en líneas de producción de alta velocidad, especialmente si hay que identificar cada artículo que pasa por la línea

Resumen de la invención

En vista de las limitaciones mencionadas de la técnica anterior, la presente Invención tiene por tanto como objeto proporcionar un sistema sólido y un método correspondiente para la Identificación de un artículo en tiempo real a partir de una Imagen digital. Un objeto de la invención es proporcionar una herramienta de control de producción que esté bien adaptada a líneas de producción de alta velocidad que transportan artículos de una pluralidad de tipos, siendo a la vez capaz de procesar imágenes digitales de cada artículo individual que pasa por la línea, para la Identificación precisa en base al análisis de color mediante la comparación de rasgos característicos de los datos de identificación de referencia, todo necesitando solamente recursos informáticos limitados.

Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema y un método que también sean capaces de producir datos de referencia, para ser utilizados para el procesamiento posterior de identificación de un artículo.

Aún otro objeto de la invención es identificar con seguridad un artículo en la línea de producción.

Aún otro objeto del sistema del método de identificación de acuerdo con la invención es permitir la identificación de una pluralidad de artículos en una línea de producción de alta velocidad, incluso en casos en los que no haya ninguna separación entre artículos contiguos y / o vistas parciales evidentes (en las imágenes digitales) de estos artículos, como las que corresponden a posiciones giradas de botellas o latas transportadas en un transportador.

Un método para identificar un artículo de acuerdo con un primer aspecto de la invención comprende las etapas de:

a) seleccionar al menos una zona de una imagen digital de dicho artículo; y

b) para cada zona seleccionada en la etapa a), establecer un histograma correspondiente de valores de color de los píxeles de dicha zona,

c) para cada campo de cada histograma establecido en la etapa b), comparar... [Seguir leyendo]

1. Método para identificar un artículo, que comprende las etapas de:

a) seleccionar al menos una zona de una imagen digital de dicho artículo; y

b) por cada zona seleccionada en la etapa a), establecer un histograma correspondiente de valores de color de los píxeles de dicha zona, comprendiendo además dicho método las etapas de:

c) por cada campo de cada histograma establecido en la etapa b), comparar el número de píxeles con los correspondientes valores de referencia mínimo y máximo de un conjunto de datos de referencia asociados a un artículo de referencia, y determinar si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia; y

d) Identificar el artículo como correspondiente a dicho artículo de referencia, si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia en al menos N de dichos campos, siendo N £ 1, en al menos una zona.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, en la etapa d), el artículo es Identificado como plenamente correspondiente a dicho artículo de referencia si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia en cada campo de cada histograma de cada zona.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además la etapa de:

e) Identificar el artículo como parcialmente similar a dicho artículo de referencia en base a los valores de puntuación de similitud asociados a los campos si dicho número de píxeles no está comprendido entre dichos valores de referencia de cada campo de cada histograma de cada zona, siendo un valor de puntuación de similitud asociado a un campo de un histograma establecido más bajo cuando el número de píxeles de dicho campo esté muy por debajo del correspondiente valor de referencia mínimo o muy por encima del correspondiente valor de referencia máximo.

4. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, teniendo cada uno de los píxeles de dicha Imagen digital un valor de luminancia, un valor de saturación y un valor de tono correspondientes asociados a un color entre un conjunto finito de colores, correspondiendo cada color del conjunto de colores a una respuesta espectral distinta, la etapa b) que establece un histograma comprende además las etapas de:

b1) entre los píxeles dentro de dicha zona que tiene cada uno un valor de saturación por encima de un umbral de valor de saturación dado y por cada color del conjunto de colores, contar un número de píxeles cuyo valor de tono para ese color esté comprendido entre dos valores de umbral de tono dados que definen un campo de ese color para obtener un número de píxeles saturados de dicho color;

b2) entre los píxeles dentro de dicha zona que no son píxeles saturados, contar un número de píxeles cuyo valor de luminancia esté por debajo de un valor de umbral de luminancia dado para obtener un número correspondiente de píxeles negros, y contar un número de píxeles cuyo valor de luminancia esté por encima de dicho valor del umbral de luminancia para obtener un número correspondiente de píxeles blancos; y

b3) en base a los números de píxeles saturados calculados para cada color del conjunto de colores y el número calculado de píxeles negros y el número calculado de píxeles blancos, calcular una distribución de los píxeles de acuerdo con los colores del conjunto de colores, de los negros y de los blancos, formando de este modo el histograma de dicha zona.

5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una etapa de calcular dicho conjunto de datos de referencia de una imagen digital de referencia de dicho artículo de referencia, mediante la ejecución de las etapas a) y b) para la Imagen digital de referencia a fin de establecer por cada zona de la imagen digital de referencia un histograma de referencia, y asociar los valores de referencia máximo y mínimo para cada campo de cada histograma de referencia establecido, siendo obtenido cada uno de dichos valores de referencia máximo y mínimo a partir de un intervalo de confianza correspondiente.

6. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende la etapa de:

detectar un contorno del artículo en la Imagen digital y comparar dicho contorno detectado con un contorno de referencia correspondiente al artículo de referencia; y

en el que la identificación del artículo en la etapa d) se valida además sólo si dicho contorno detectado concuerda con dicho contorno de referencia.

7. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende las etapas de:

detectar un contorno del artículo en la Imagen digital y, en la etapa a), seleccionar la al menos una zona de manera que cualquier zona seleccionada esté dentro del contorno detectado del artículo.

8. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la Imagen digital del artículo está limitada a un área de control en el artículo que está dentro de un contorno visible de dicho artículo.

9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las etapas de:

detectar un patrón en la imagen digital y comparar el patrón detectado con un patrón de referencia dado correspondiente al artículo de referencia, y estimar si dicho patrón detectado concuerda con el patrón de referencia; y

usar además un resultado de la operación de Identificación de artículo para la autenticación de dicho patrón detectado, si se estima que dicho patrón detectado concuerda con el patrón de referencia.

1. Sistema para identificar un artículo, que comprende una unidad de procesamiento de imágenes digitales, que incluye una memoria y se puede utilizar para:

seleccionar al menos una zona de una imagen digital de dicho artículo;

establecer, por cada zona seleccionada, un histograma correspondiente de valores de color de los píxeles de dicha zona,

pudiéndose utilizar además dicha unidad de procesamiento de imágenes para:

comparar, por cada campo de cada histograma establecido, el número de píxeles con los correspondientes valores de referencia máximo y mínimo de un conjunto de datos de referencia almacenados en la memoria y asociados a un artículo de referencia, y determinar si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia; e

identificar el artículo como correspondiente a dicho artículo de referencia si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia en al menos N de dichos campos, siendo N > 1, en al menos una zona.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento de imágenes se puede utilizar para identificar el artículo como totalmente correspondiente a dicho artículo de referencia si dicho número de píxeles está comprendido entre dichos valores de referencia por cada campo de cada histograma de cada zona.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la unidad de procesamiento de imágenes se puede utilizar para además para:

calcular los valores de puntuación de similitud asociados a los campos si dicho número de píxeles no está comprendido entre dichos valores de referencia de cada campo de cada histograma de cada zona, siendo un valor de puntuación de similitud asociado a un campo de un histograma calculado más bajo cuando el número de píxeles de dicho campo esté muy por debajo del correspondiente valor de referencia mínimo o muy por encima del correspondiente valor de referencia máximo; e

identificar el artículo como parcialmente similar a dicho artículo de referencia en base a los valores de puntuación de similitud calculados.

13. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que, los píxeles de dicha imagen digital tienen cada uno un valor de luminancia, un valor de saturación y un valor de tono correspondientes asociados a un color entre un conjunto finito de colores, correspondiendo cada color del conjunto de colores a una respuesta espectral distinta, pudiéndose utilizar la unidad de procesamiento de imágenes digitales para calcular un histograma:

contando un número de píxeles entre los píxeles dentro de dicha zona que tiene cada uno un valor de saturación por encima de un umbral dado de valor de saturación y por cada color del conjunto de colores, cuyo valor de tono de ese color está comprendido entre dos valores de umbral de tono dados que definen un campo para ese color a fin de obtener un número de píxeles saturados de dicho color;

contando, entre los píxeles dentro de dicha zona que no son píxeles saturados, un número de píxeles cuyo valor de luminancia está por debajo de un valor de umbral de luminancia dado para obtener un número correspondiente de píxeles negros, contando un número de píxeles cuyo valor de luminancia está por encima de dicho valor del umbral de luminancia para obtener un número de píxeles blancos correspondiente y almacenando en la memoria dichos números de píxeles obtenidos; y

calculando una distribución de los píxeles de acuerdo con los colores del conjunto de colores, el blanco y el negro, en base a los números calculados de píxeles saturados de cada color del conjunto de colores y los números calculados de píxeles negros y píxeles blancos, formando de este modo el histograma de dicha zona.

14. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende:

una unidad de iluminación que se puede utilizar para iluminar el artículo con radiación electromagnética de una banda espectral dada; y

una unidad de formación de imágenes que se puede utilizar para convertir dicha señal electromagnética recibida correspondiente a la radiación electromagnética reflejada en el artículo iluminado por la unidad de iluminación, en la imagen digital del artículo, y se puede utilizar para transmitir dicha imagen digital al medio de procesamiento de imágenes digitales;

en el que

dicha unidad de procesamiento de imágenes se puede utilizar para recibir la imagen digital de la unidad de formación de imágenes; y

el sistema incluye además una unidad de control que se puede utilizar para controlar dicha unidad de iluminación, dicha unidad de formación de imágenes y dicha unidad de procesamiento de imágenes digitales a fin de sincronizar su funcionamiento en la iluminación del artículo, formar la imagen digital del artículo iluminado y procesar dicha imagen digital.

15. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende además:

medios de sensor que se pueden utilizar para detectar una posición del artículo con respecto a la unidad de formación de imágenes en el que dicha unidad de formación de imágenes se puede utilizar para formar una imagen digital del artículo, y para transmitir una señal de activación que indica la detección de dicha posición,

en el que la unidad de control se puede utilizar para además para recibir la señal de activación de los medios de sensor y para sincronizar el funcionamiento de la unidad de iluminación, la unidad de formación de imágenes y la unidad de procesamiento de imágenes digitales en base a dicha señal de activación recibida.

16. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la unidad de procesamiento de imágenes digitales se puede utilizar para además para:

procesar una imagen digital de referencia de dicho artículo de referencia, como para la imagen digital del artículo, para establecer para cada zona de la imagen digital de referencia un histograma de referencia; y

asociar los valores de referencia máximo y mínimo a cada campo de cada histograma de referencia establecido, obteniéndose cada uno de dichos valores de referencia máximo y mínimo a partir de un intervalo de confianza correspondiente.

17. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la unidad de procesamiento de imágenes digitales se puede utilizar para:

detectar un contorno del artículo en la imagen digital y comparar dicho contorno detectado con un contorno de referencia correspondiente al artículo de referencia; y

validar un resultado de la operación de identificación del artículo solamente si dicho contorno detectado concuerda con dicho contorno de referencia.

18. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la unidad de procesamiento de imágenes digitales se puede utilizar para:

detectar un contorno del artículo en la imagen digital; y

seleccionar la al menos una zona de manera que cualquier zona seleccionada esté dentro del contorno detectado del artículo.

19. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, que comprende medios para limitar la imagen digital del artículo a un área de control en el artículo que está dentro de un contorno visible de dicho artículo.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el área de control corresponde a una etiqueta en dicho artículo o a una impresión sobre dicho artículo.

21. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la unidad de formación de imágenes digitales se puede utilizar para:

detectar un patrón en la imagen digital y comparar el patrón detectado con un patrón de referencia dado que corresponde al artículo de referencia, y estimar si dicho patrón detectado concuerda con el patrón de referencia; y

autenticar dicho patrón detectado, en base a un resultado de la operación de identificación de artículo, si se estima que dicho patrón detectado concuerda con el patrón de referencia.

22. Uso del sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 para identificar un artículo en una línea

de producción.