基于機(jī)器視覺(jué)的金屬表面缺陷檢測(cè)方法研究

翟偉良+李有煊+黃浩湄+黃茂發(fā)+陳俊杰+莫錦超

摘 要 普通的圖片成像中一般都為像素灰度值的成像形式，因此對(duì)于表面缺陷檢測(cè)方法主要有灰度閾值分割法、灰度數(shù)據(jù)邊緣振幅提取法和傅立葉數(shù)據(jù)變化提取等方法，一般都是應(yīng)用于表面內(nèi)灰度值變化不大的情況[1]。其中對(duì)于金屬表面的檢測(cè)中，基本適合使用以上方法進(jìn)行處理，但是如果出現(xiàn)金屬表面有反光或圖像噪聲異常等情形時(shí)，單純的檢測(cè)方法不再適合對(duì)表面進(jìn)行檢測(cè)，本文應(yīng)用了基于灰度值對(duì)比方式對(duì)表面異變大的區(qū)塊獨(dú)立化進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)處理，實(shí)現(xiàn)良好的反光和圖像噪聲的控制效果，并且實(shí)現(xiàn)了表平面缺陷檢測(cè)中的劃痕、污點(diǎn)和凹陷等功能。

關(guān)鍵詞 灰度值；表面缺陷檢測(cè)；視覺(jué)成像；圖像噪聲

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2017）186-0047-02

金屬表平面的缺陷檢測(cè)中主要有劃痕、污點(diǎn)和凹陷等檢測(cè)功能，應(yīng)用基于灰度閾值的分割法能實(shí)現(xiàn)基本檢測(cè)功能，但是實(shí)際的場(chǎng)景應(yīng)用中金屬會(huì)出現(xiàn)較大的反光情況，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)效果極差，主要的誤判經(jīng)常出現(xiàn)在反光邊緣交界處，反光的內(nèi)部區(qū)域灰度變化的情況依然適合灰度閾值的處理方法，因此我們就可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)圖片的灰度值對(duì)比方式，把變化大的區(qū)域獨(dú)立分離成適合于灰度閾值處理的區(qū)域，再細(xì)化進(jìn)行檢測(cè)。應(yīng)用灰度對(duì)比提取缺陷區(qū)域的方法和基于灰度閾值分割的缺陷判斷方法相結(jié)合進(jìn)行金屬表面缺陷檢測(cè)[ 2 ]。如圖1為本文使用的金屬檢測(cè)表平面。

1 獨(dú)立缺陷區(qū)塊的提取

對(duì)整體的檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行一個(gè)粗略的分離效果，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的表面內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行灰度值的提取，后通過(guò)檢測(cè)過(guò)程中對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)灰度值對(duì)比的方式提取出變化較大的點(diǎn)集，初步形成含有缺陷的區(qū)域，為后面的準(zhǔn)確查找缺陷區(qū)域做準(zhǔn)備[ 3 ]。

1.1 灰度數(shù)據(jù)點(diǎn)定位

2 基于灰度閾值的缺陷判斷方法

2.1 圖片噪音處理

對(duì)于灰度閾值方式而言，適合處理一個(gè)較為平均的灰度變化，因此本文選擇更加合適的均值平滑進(jìn)行噪音處理，其中均值平滑是基于像素掩碼處理的平滑方式，通過(guò)給定一個(gè)m×n的像素矩形進(jìn)行逐一像素的掃描，把該矩形內(nèi)包含的像素求平均值后把該矩形內(nèi)的像素都設(shè)置為該平均值，從而達(dá)到均值平滑處理的效果，其中選取的像素矩形越大，則平滑處理效果越明顯。對(duì)于本文表面的噪點(diǎn)處理，所需要處理表面的噪點(diǎn)比較少，使用3×2像素矩形進(jìn)行平滑處理即可達(dá)到處理效果。

2.2 缺陷灰度增強(qiáng)處理

通過(guò)灰度增強(qiáng)處理算法，把缺陷區(qū)域灰度值和背景區(qū)域灰度值進(jìn)一步的擴(kuò)大對(duì)比度，從而更加準(zhǔn)確的提取出缺陷區(qū)域[ 5 ]。增強(qiáng)算法公式為：

3 結(jié)論

如表格2所示為直接的閾值處理效果和獨(dú)立分割閾值處理的效果對(duì)比圖表，由可知本文使用基于灰度對(duì)比的區(qū)塊化處理的缺陷檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)的圖片處理過(guò)程中的分塊結(jié)構(gòu)處理，使得復(fù)雜變化的問(wèn)題單一提取處理，使得算法的特征處理簡(jiǎn)單化，且使用了圖片增強(qiáng)對(duì)比度的計(jì)算盡最大可能的抑制圖片噪音的變化情況，使得特征處理更加穩(wěn)定化，本文的方法適合于絕大部分表面灰度值基本一致的金屬表面缺陷處理情況。

參考文獻(xiàn)

[1]羅菁，董婷婷，宋丹，等.表面缺陷檢測(cè)綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索，2014（9）：1041-1048.

[2]聶振宇.金屬部件表面缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2013.

[3]官燕燕，劉昕.基于統(tǒng)計(jì)閾值法的印品缺陷檢測(cè)[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：410-413.

[4]吳曉軍，鄒廣華.基于邊緣幾何特征的高性能模板匹配算法[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2013（7）：23-30.

[5]韓寶立，劉楊濤.圖像平滑算法的研究與改進(jìn)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（30）：8540-8542.