基于计算机视觉的管壳表面划痕检测技术研究

工 进 行 检 测,传 统 的 人 工 视 觉 检 测 既 耗 时 又 效 率 低,且易造 成 人 为 误 差,特 别 是 对 于 大 批 量 生 产 的 管 壳 ,更 是 存 在 生 产 速 度 快 和 检 测 速 度 慢 这 一 突 出 的 矛 盾 / 针 对 这 一 矛 盾 ,本 文 提 出 一 种 基 于 计 算 机
RKBL"MC KBL"MCOP
KBL"MCN Q或 >SS KBL"MCTP
B&C
B&C式 为 半 阈 值 转 化 的 数 学 表 达 式"其 中
KBL"MC为 点 BU"VC处 的 灰 度 值"P 为 选 定 的 阈 值#
二值图像如图 D所示#
图 D 二值图像 *+,-D W+:I7;+<I,0
对 于 输 入 计 算 机 的 被 测 件 数 字 图 像 "由 于 成 像 条 件!光照 条 件 及 采 集 设 备 等 的 影 响"往 往 使 所 采 集 图 像 中 的 有 用 信 号 淹 没 在 噪 声 中 # 因 此 "图 像 预 处 理 通常 包 括 噪 声 去 除!二 值 化!图 像 边 缘 检 测 几
相 同 1就 认 为 该 点 是 图 像 的 内 部 点 1可 以 删 除 5否 则 该 点 在 图 像 的 边 缘 1需 要 保 留 " 该 方 法 不 需 要 构 造 检 测时的 卷 积 模 板1也 不 需 要 卷 积 运 算1故 可 大 大 提 高边缘 检 测 的 速 度1同 时 又 可 以 避 免 漏 检1保 证 缺陷识别的完整性"
收稿日期!$##(%#*%#-0 修回日期!$##(%#(%"* 基 金 项 目 !陕 西 省 教 育 厅 基 金 资 助 项 目 ’#*uv$(3) 作 者 简 介 !李 哲 毓 ’"3&"w ),女 ,湖 南 省 郴 州 人 ,西 安 工 业 大 学 硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 光 电 测 试 和 图 像 处 理 方 面 的 研 究 /
引言
管 壳 是 火 工 品 装 填 火 工 药 剂 的 壳 体 ,在 生 产 过 程 中 由 于 受 各 种 因 素 影 响 ,在 管 壳 的 表 面 会 产 生 各 种 划 痕 .锈 蚀 .夹 杂 .裂 纹 和 毛 刺 等 缺 陷 / 这 些 缺 陷 对 管 壳 的 使 用 性 能 会 产 生 一 定 的 影 响 /目 前 对 于 微 小尺寸管壳零件的表面缺陷检测主要还是利用人
图 > 管壳划痕图像及其直方图
*+,-> G+H0+<I,0J+13I627I123I:93+614,7I< 45627I123
通 过 对 整 幅 图 像 的 观 察 "需 要 将 实 物 与 背 景 区
分 开 来 "同 时 又 不 能 损 失 图 像 中 实 物 内 部 的 有 用 信
息#首先对所获得的灰度图像进行半阈值选择分 割"将管壳 图 像 从 背 景 中 分 离 出 来"然 后 对 整 幅 图 像 设 定 合 适 的 阈 值 "转 化 为 二 值 图 像 "即
析 / 实 验 结 果 表 明 ,通 过 将 划 痕 显 微 图 像 中 面 积 .短 长 径 比 等 参 数 提 取 出 来 作 为 检 测 的 依 据 ,不 但
可 以 有 效 地 克 服 现 有 的 人 工 视 觉 检 测 方 法 的 缺 陷 ,而 且 稳 定 性 和 准 确 度 也 得 到 了 提 高 /
关键词! 计算机视觉0检测0表面划痕0图像处理
中 图 分 类 号 ! 12-3"4+"
文献标志码!5
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个方面# 为 了 分 析 管 壳 图 像 中 的 划 痕 特 征 "必 须 从 原 图
中 提 取 划 痕 区 域 "进 行 二 值 化 处 理 "以 便 后 续 分 析 # 图 像 直 方 图 通 常 提 供 了 有 效 的 图 像 分 割 依 据 #具 有 较 明 显 双 峰 特 性 的 直 方 图 "可 以 通 过 在 谷 底 处 合 理 设置阈值"从而实现图像分割#图 >BEC为典型的管 壳 划痕图像"其直方 图如图 >BFC所示"不具 有明 显 的 双 峰 特 性 "故 不 能 简 单 的 设 定 阈 值 #
摘 要! 针对火工品管壳表面划痕人工检测工作量大.较为繁琐且人为误差较大的状况,将计算
机视觉技术用于微小管壳表面划痕的检测分 析中,在数 字图像 处理 技术的 基础上,应用 二值图 像
轮 廓提 取 的 方 法 得 到 划 痕 的 特 征 参 数,根 据 形 态 学 知 识 对 零 件 表 面 划 痕 的 形 态 特 征 进 行 比 较 分
视觉 的 有 效 检 测 方 法,综 合 运 用 hhr成 像 系 统 和 图 像 处 理 等 相 关 技 术 ,实 现 微 小 管 壳 表 面 划 痕 的 自 动检测/
" 表面划痕检测系统
视觉检测技术是建立在计算机视觉基础上的 新 型 检 测 技 术 s"t,其 原 理 是 利 用 光 学 传 感 器 模 拟 人 的视 觉功 能,从 检 测 对 象 的 图 像 中 提 取 信 息,同 时 由计算机对图像进行实时处理和判断/通常采用 hhr 摄 取 图 像 ,并 将 其 传 送 到 处 理 单 元 ,根 据 图 像
检测系统结构如图 &所示#系统由光源!载物 台 !光 学 放 大 镜 头 !’’(相 机 !图 像 采 集 卡 和 计 算 机 组 成 # 光 源 发 出 的 均 匀 光 照 在 被 测 件 上 "图 像 经 过光学放大镜头放大"通过 ’’(相机采集"图像采 集 卡 将 图 像 数 字 化 "最 终 输 入 计 算 机 # 数 据 传 输 到 计 算 机 后 "再 由 应 用 软 件 直 接 计 算 出 零 件 划 痕 的 特 征 参 数 "对 其 进 行 分 析 "通 过 显 示 屏 显 示 "并 可 记 录 存 档 或 打 印 输 出 )若 发 现 不 合 格 品 "则 报 警 器 告 警 " 并将其作为废品剔除#
iGB8CD98! ZUV[O_NO_‘ajU_UYVa\kaVQa\kO_NYj _YjO_O[__NOg[‘a_[NOgY]gka\\gUlO^U^OUg [Yk^\U[a_OjaVjkaP^‘YjQ[OmUWNQkaVO‘‘Y‘g,a[Yk^Q_O‘fUgUYV_O[NVY\YWPUgajY^_Oj]Y‘_NO aVa\PgUgaVj‘O[YWVU_UYVY]_NOg[‘a_[NOgYV_NOgka\\gUlO^U^OgQ‘]a[O,nNU[NQgOg_NO[YV_YQ‘ Oo_‘a[_UYVY]mUVa‘PUkaWO_YWO__NO]Oa_Q‘O^a‘akO_O‘gY]_NOg[‘a_[NOgaVjaVa\PlOg_NOk magOj YVkY‘^NY\YWP41NUgkO_NYjOVam\Og_NO]Oa_Q‘Og^a‘akO_O‘g,gQ[Nag_NOa‘OaaVj_NOgNY‘_% \YVWjUakO_O‘‘a_UY,_YmOOo_‘a[_Oj]Y‘UjOV_U]PUVW_NOg[‘a_[NOg4L_[aVO]]O[_UfO\PYfO‘[YkO_NO gNY‘_[YkUVWgY]_NO_‘ajU_UYVa\kO_NYj,Uk^‘YfO_NOg_amU\U_PaVja[[Q‘a[PY]_NOjO_O[_UYV4 p7@q>CHB![Yk^Q_O‘fUgUYV0jO_O[_UYV0gQ‘]a[Og[‘a_[NOg0UkaWO^‘Y[OggUVW
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应用光学 >QQZ">YB[C 李哲毓"等\基于计算机视觉的管壳表面划痕检测技术研究 XYQDX
的灰 度 直方图!像素亮 度 和 分 布 情 况 等 信 息 "得 到 处 理 对 象 的 待 检 特 征 值 #根 据 特 征 值 的 各 种 参 数 进 行 判断"得 到检测 结果"并 输 出 $合 格%或 $不 合 格 % 信息#
标 PJQ1RL的大小为 S T U1对二值 图像1目标 物
PJQ1RLV O1背景为 W1则目标物的面积 M为
SY OUY O
MV XXPJQ1RL QV W RV W
G:G:G 缺陷的伸长度
JGL
NV
Z
T M
[
J\L
式中]M是缺陷的面积5Z 和 [分别是包围缺陷
目 标 的 最 小 矩 形 的 宽 度 和 长 度 1可 用 这 一 参 数 把 细
长目标和近似圆形和方形目标区分开来"
G:G:\ 缺陷短径与长径之比
缺陷长 定 义 为 边 界 上 垂 直 与 长 径 的 一 组 直 线 中距离最大的直线长度"
由 此 构 造 出 的 缺 陷 短 !长 径 之 比 特 征 参 数 是 对 缺 陷 形 状 做 出 的 另 一 种 简 便 度 量 " 短 !长 径 之 比 较 小 1则 表 明 缺 陷 为 细 长 条 型 5反 之 1接 近 于 圆 形 "