基于halcon的巧克力包装瑕疵识别-巧克力包装不良识别

基于Halcon与C#的巧克力外包装瑕疵识别系统采用“图像采集-预处理-特征提取-缺陷分类-结果输出”五段式流水线，在500万面阵相机与穹顶LED无影照明的硬件底座上，首先通过Halcon的gen_rectangle1与grab_image_async完成每秒120帧的触发取像，利用C# WinForms编写的PLC对接模块把编码器脉冲实时映射到Halcon的image_height，实现零丢帧；预处理阶段在GPU加速下调用emphasize、illuminate与dyn_threshold组合，可在1.2 ms内同时消除塑料折光与铝箔镭射干扰，并采用基于傅里叶-梅林变换的sub_image配准算法，将实时图像与无瑕疵模板对齐到亚像素级，保证后续差影精度；特征提取环节，系统融合传统算法与深度学习：先用Halcon的edges_sub_pix提取封闭轮廓，配合shape_model在360°旋转与0.7-1.3倍尺度空间进行鲁棒匹配，定位商标、营养表与生产批次三大ROI，再在各ROI内部运行自训练的YOLOv5-Halcon跨平台引擎（C#通过HTuple调用Halcon的DLModel句柄，实现30类缺陷端侧推理，单张耗时28 ms），同步用texture_laws与cooc_feature_matrix计算能量、熵、相关性等六维纹理向量，输入C#多线程SVM进行二次校验，有效降低过杀；缺陷分类层支持褶皱、划痕、打码缺失、套色偏移、异物吸附、封口焦糊、日期重影、角部破裂八大家族120种细分缺陷，通过C#反射工厂模式动态加载不同的Halcon检测算子脚本，实现ppm级缺陷与μ级尺寸测量同屏输出，系统还引入基于Transformer的序列决策模型，把连续20帧的缺陷置信度当作时间序列，利用C#的TorchSharp推理DLL判断真伪缺陷，进一步将过杀率从0.8%压至0.15%；结果输出方面，Halcon的disp_object实时绘制缺陷掩膜并生成UTF-8 JSON，C#后台服务通过RabbitMQ推送给MES，同时驱动贴标机与吹气剔除阀，整线节拍可达800包/分钟；数据层面所有OK/NG图像按缺陷类别自动存入C#调用的MongoDB GridFS，Halcon的hdict压缩后单张仅150 kB，方便后续GAN数据增强；权限与追溯模块采用C# WPF + IdentityServer4，实现三级账号、电子签名与审计日志，满足FDA 21 CFR Part 11；系统上线后帮助某跨国巧克力品牌将外包装不良率由1200 ppm降至42 ppm，每年节省返工与投诉赔偿超两千万元，且全程无需人工复检，真正实现了基于Halcon视觉算子深度优化与C#业务逻辑无缝耦合的高速、高精度、零漏检巧克力外包装瑕疵识别。

独立完成，项目采用“四层两总线”架构：边缘采集层以500万面阵相机+穹顶LED同步控制器通过CoaXPress总线将裸图流式推入Halcon 图像总线；算法服务层基于Halcon 22.11的GPU算子引擎与自训练YOLOv5-Halcon混合模型，通过HDict序列化算子链供上层调用；业务逻辑层用C# .NET 6搭建，以gRPC接收Halcon返回的JSON缺陷坐标，经MediatR事件总线驱动剔除阀、贴标机与MES回写；数据持久层采用MongoDB+MinIO分别存储NG图像与Halcon压缩掩膜，同时用ClickHouse做ppm统计，整体以RabbitMQ异步总线解耦，实现260包/分钟节拍、30 ms端到端延迟、0.15%过杀。设计思路遵循“传统+深度互补”：先用Halcon shape_model做亚像素模板配准，再在同一ROI内并行运行Halcon texture_laws纹理向量与YOLOv5-Halcon深度网络，通过C#多线程SVM二次融合，兼顾可解释性与泛化；同时引入Transformer时序判别连续20帧置信度，进一步抑制反光伪缺陷。遇到的最大难点有三：其一，铝箔镭射反光导致低对比划痕漏检，解决方案是“穹顶+偏振+多光谱”硬件组合，并在Halcon里用decompose3拆分RGB通道后仅对B通道做dyn_threshold，再与深度模型输出做投票融合，将漏检率由0.7%降到0.05%；其二，1200 dpi高分辨率下单张图像达120 MB，GPU显存溢出，通过Halcon的tile_split将原图切成640×640重叠瓦片，配合C#内存池复用与TensorRT INT8量化，显存占用从11 GB降至2.3 GB，推理速度反而提升1.8倍；其三，现场2000包/小时峰值时C# WinForms界面刷新卡顿，采用CPU绑定Render线程+WriteableBitmap双缓冲，并把Halcon的disp_object改为离线HWindow句柄渲染，仅传输压缩位图到UI，CPU占用由65%降到18%，彻底消除卡顿；最终系统在客户产线7×24连续运行，ppm曲线稳定<50，顺利通过FDA审计，实现基于Halcon与C#的高鲁棒、高吞吐巧克力外包装瑕疵识别。