[發明專利]一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 202011224823.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112326671A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 曹彬;胡江洪;袁帥鵬
• 申請（專利權）人: 菲特（天津）檢測技術有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/89;G01N21/892
• 代理公司: 天津盈佳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12224
• 代理人: 孫寶蕓

1.一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，該基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法包括以下步驟：

步驟一、將紅色條紋光投射到板材表面，使凹坑、凸起、劃痕等缺陷被突顯出來，使用CCD攝像機采集條紋投影圖像；

步驟二、將彩色圖像分解，突顯光源的色彩信息，突顯光源的色彩信息；

步驟三、提取條紋中心，通過算法判斷線條的畸變情況，反映缺陷的大小。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，在步驟一中，將相機和鏡頭模組垂直于板材表面架設，激光發射器傾斜于板材表面架設，激光器向板材表面投射粗細均勻、間隔均勻的激光線；

然后使用CCD攝像機采集條紋投影圖像。

3.根據權利要求2所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，激光發射器與板材表面傾斜夾角為45度到60度。

4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，在步驟二中，根據彩色圖像進行通道的分解。

5.根據權利要求4所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，通道分解為R通道、G通道、B通道、H通道、S通道、V通道。

6.根據權利要求1所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，在步驟三中，以幅值等于零的點為初始點，確定初始點的法線方向，沿法線方向遍歷出初始點兩側的有效邊界點，利用灰度重心法提取出條紋中心；采用閾值分割法處理圖像，粗略的分割出條紋信息，將圖像中的最大灰度值與最小灰度值的平均值作為閾值。

7.根據權利要求6所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，圖像處理過程中，將圖像f(x，y)與高斯函數g(x，y)進行卷積，即G(x，y)＝f(x，y)*g(x，y),以降低圖像中噪聲點的影響。

8.根據權利要求7所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，計算圖像的灰度梯度(G_x，G_y)和幅值|G(x，y)|,計算過程為

在圖像中遍歷出幅值為零的點P₀(i₀，j₀),將該點作為初始點。

9.根據權利要求8所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，由初始點鄰域內像素的梯度向量構造出協方差矩陣，依據主成分分析法，通過求解協方差矩陣的特征向量，獲得條紋的法線方向和切線方向；選取的領域大小為W，建立協方差矩陣C

求解矩陣的特征值u₁、u₂和對應的特征向量v₁、v₂

其中，絕對值大的特征值所對應的特征向量即為初始點的法線方向；由式(4)、(5)可知u₁＞u₂，故u₁對應的特征向量v₁為初始點的法線方向，u₂對應的特征向量v₂為初始點的切線方向。

10.根據權利要求9所述的基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，其特征在于，已經確定初始點P₀(i₀，j₀)即其法線方向v₁,沿著法線方向在初始點兩側分別找出幅值最大的點P₁(i₁，j₁)、P₂(i₂，j₂)，將此兩點作為邊界點，利用灰度重心法求出中心點P_c(i_c，j_c)；中心點的計算過程為

在中心點的切線方向附近找出與中心點相連接且幅值最小的點作為下一次求解的初始點，重復公式(3)、(4)、(5)、(6)。