[發明專利]近矩形平面狀工業產品表面瑕疵檢測方法

有效

• 申請號: 201710361053.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107301637B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 袁夏;岳娟;王雪飛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

1.一種近矩形平面狀工業產品表面瑕疵檢測方法,包括以下步驟：

(10)模板圖像生成：在流水線正常照明狀態下采集表面完好的標準產品的外觀灰度圖像，檢測該圖像邊緣，獲取產品外輪廓線，依據外輪廓線裁剪出標準產品外觀模板圖像；

(20)待檢測產品圖像生成：采集待檢測產品外觀灰度圖像，尋找產品外輪廓矩形，裁剪出待檢測產品區域，調整分辨率，得到待檢測產品圖像，將模板圖像與待檢測產品圖像拼接形成一張整體圖像；

(30)疑似瑕疵區域檢測：將整體圖像進行二維離散傅里葉變換和傅里葉反變換，在經反變換后的圖像中剪裁出拼接時的待檢測產品圖像對應區塊，將其二值化得到疑似瑕疵區域；

(40)瑕疵區域檢測：將疑似瑕疵區域與模板圖像中相同位置附近區域進行對比，如最小差異超出閾值范圍，則確定該處存在表面瑕疵；

所述(10)模板圖像生成步驟包括：

(11)邊緣圖像獲取：在流水線正常照明狀態下，采集表面完好的標準產品的外觀灰度圖像I_temp-o，測量外觀灰度圖像中產品外輪廓矩形的寬度、高度，使用標準canny邊緣檢測算子檢測外觀灰度圖像I_temp-o邊緣，得到二值化邊緣圖像I_temp-edge；

(12)外輪廓線獲取：在二值化邊緣圖像I_temp-edge中使用標準Hough變換方法檢測直線，在檢測得到的直線簇中選擇長度與產品外輪廓矩形長和寬差異不超過Δl的直線段作為疑似外輪廓線，先選擇二值化邊緣圖像I_temp-edge中位于最左惻和最上惻的疑似外輪廓線作為實際輪廓線，然后以步驟1-1中測量的產品外輪廓矩形在I_temp-o中的寬和高作為先驗知識，選擇與左側和上側輪廓線平行且與其距離最接近產品寬和高的直線段作為右側和下側輪廓線；

(13)外觀模板圖像獲取：用標準圖像旋轉方法旋轉四條輪廓線圍成的區域，使上側輪廓線旋轉后呈水平，然后將旋轉后輪廓線圍成的區域保存為產品外觀模板圖像I_temp；

所述(20)待檢測產品圖像生成步驟包括：

(21)外觀灰度圖像采集：采集待檢測產品的外觀灰度圖像；

(22)外輪廓矩形尋找：使用canny邊緣檢測算子，在外觀灰度圖像中尋找產品外輪廓矩形；

(23)待檢測產品圖像獲取：旋轉外觀灰度圖像，使產品外輪廓矩形上邊緣水平，依據外輪廓裁剪出待檢測產品區域，并將該區域縮放至與模板圖像Itemp同分辨率，得到待檢測產品圖像Itest，

(24)圖像拼接：將m*n-1個模板圖像Itemp與1個待檢測產品圖像Itest整體按照m*n排列拼接形成一張整體圖像Idet；

所述(24)圖像拼接步驟包括：

(241)圖像縮放：在拍攝的包含待檢測圖像的原始圖像中裁剪出待檢測產品圖像I_test并縮放至與模板圖像I_temp4相同分辨率；

(242)圖像排列：將m*n-1個模板圖像I_temp與1個待檢測產品圖像I_test分別作為整體圖像塊，按照m*n排列拼接形成一張圖像I_det，其中將I_test放置于行，列，形成一張整體圖像Idet，符號表示向下取整；

其特征在于，所述(30)疑似瑕疵區域檢測步驟包括：

(31)傅里葉變換：將整體圖像I_det進行二維離散傅里葉變換得到I_det-F，如式(1)

其中，M_det，N_det為I_det的高和寬，u_det-F、v_det-F、x_test、y_test為像素坐標，j為虛數單位，R(u_det-F,v_det-F)為傅里葉變換后的實數部分，I(u_det-F,v_det-F)為虛數部分，以下公式中類似參數含義相似僅以下標區別，

式(1)中：

(32)幅度譜計算：使用式(2)計算傅里葉變換后I_det-F的幅度譜A(u_det-F,v_det-F)，

令A(u_det-F,v_det-F)＝1，則I_det-F成為式(3)所示I_det-F′的形式，即

(33)傅里葉逆變換：然后使用式(4)對I_det-F′進行二維離散傅里葉逆變換，即

在I_det′中剪裁出原I_test放置位置的圖像塊保存為I_test′；

(34)疑似瑕疵區域獲取：使用標準otsu算法將I_test′二值化，二值化圖像中亮度為255的像素點為疑似瑕疵區域。

2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述(40)瑕疵區域檢測步驟包括：

(41)待對比圖像塊選取：依次選擇疑似瑕疵區域中的疑似瑕疵點作為中心像素點，取邊長W_N像素的正方形窗口內的近鄰像素與中心像素點一起作為待對比圖像塊；

(42)待對比圖像塊差異計算：記該待對比圖像塊為ImgPatchTest(i)，其中心像素在I_test′中的圖像坐標為(x_i,y_i)，在模板圖像I_temp中，以(x_i,y_i)為中心，取邊長W_T的正方形對比窗口SW，依次以窗口SW中的像素為中心像素，在模板圖像I_temp中取中心像素與邊長W_N像素的正方形窗口內的近鄰像素組成對比圖像塊ImgPatchTemp(j)，0jW_T²+1，將W_T²個ImgPatchTemp(j)分別與ImgPatchTest(i)對比計算差異；

(43)瑕疵判定：記取最小的差異值為E_min，如果E_min大于設定的差異閾值E_th，則待檢測產品圖像I_test中(x_i,y_i)處即確定為瑕疵，否則不為瑕疵。