基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)輪罩PVC 涂膠檢測(cè)技術(shù)研究

王 爽，趙時(shí)璐，張 震，王 聰

（1.沈陽(yáng)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110044；2.華晨寶馬汽車(chē)有限公司涂裝車(chē)間，遼寧 沈陽(yáng) 110143）

1 引言

PVC 膠又稱(chēng)聚氯乙烯涂料，是由聚氯乙烯樹(shù)脂、增塑劑、填充劑、顏料、附著力增強(qiáng)劑、穩(wěn)定劑和防止發(fā)泡劑等構(gòu)成。該材料具有力學(xué)性能好、經(jīng)濟(jì)適中與電泳漆膜相容性好等優(yōu)勢(shì)，尤其是經(jīng)烘烤固化后，具有密封、耐磨、耐腐蝕等多種作用，因此，PVC 膠在汽車(chē)車(chē)身各種焊縫的密封處理過(guò)程中廣泛應(yīng)用[1]。

噴涂PVC 膠普遍是手工噴涂法，其優(yōu)點(diǎn)可分為兩方面，一方面操作相對(duì)簡(jiǎn)單；另一方面成本相對(duì)較低。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，若存在操作不規(guī)范時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生誤噴、漏噴、過(guò)噴以及PVC 膠霧厚度值不足等缺陷，從而嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及質(zhì)量。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)器人噴涂PVC 涂膠替代了傳統(tǒng)人工噴涂PVC 膠的操作?？紤]人眼無(wú)法穩(wěn)定連續(xù)進(jìn)行噴涂PVC 膠質(zhì)量的檢驗(yàn)，如微小尺寸的快速精準(zhǔn)測(cè)量、核對(duì)形狀、是否出現(xiàn)未噴涂區(qū)域等。因此，把計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確性、高效性以及穩(wěn)定性融入到人類(lèi)視覺(jué)的抽象性中，即基于機(jī)器視覺(jué)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)PVC 涂膠機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)用于汽車(chē)輪罩PVC 膠檢測(cè)。

基于機(jī)器視覺(jué)對(duì)PVC 涂膠檢測(cè)進(jìn)行研究，其關(guān)鍵技術(shù)在于將人眼無(wú)法識(shí)別與測(cè)量的信號(hào)采用機(jī)器來(lái)完成。即將被檢測(cè)的目標(biāo)通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)將圖像處理完成后輸出信號(hào)，再將獲取到的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，從而根據(jù)呈現(xiàn)的結(jié)果改善現(xiàn)場(chǎng)情況。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)使得生產(chǎn)自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，并且實(shí)現(xiàn)信息集成化。

通過(guò)對(duì)采集的圖像信息進(jìn)行循環(huán)分析計(jì)算，及時(shí)改變噴涂PVC 膠用量的多少，從而將PVC 膠噴涂質(zhì)量得到有效改進(jìn)。

2 檢測(cè)系統(tǒng)框架設(shè)

基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)輪罩PVC 膠檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。該系統(tǒng)的三大主要組成分別為電氣控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)以及機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)。輸送系統(tǒng)、報(bào)警裝置、PLC 上下料控制系統(tǒng)在電氣控制系統(tǒng)中至關(guān)重要。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)控制系統(tǒng)分為光源、光源調(diào)節(jié)器、主機(jī)顯示器、工控機(jī)和CDD 工業(yè)相機(jī)。通過(guò)CDD 工業(yè)相機(jī)、光源進(jìn)行圖像采集并傳輸至圖像處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字分析，主要對(duì)車(chē)身兩側(cè)輪罩處PVC 膠未噴涂區(qū)域位置及尺寸大小進(jìn)行檢測(cè)。為了提高檢測(cè)的精準(zhǔn)性及檢測(cè)的整體性，將CDD 工業(yè)相機(jī)和光源安裝在多個(gè)位置上。通過(guò)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)行拍照并采集圖像，對(duì)發(fā)現(xiàn)的PVC 膠噴涂不合格現(xiàn)象進(jìn)行報(bào)警，并具有對(duì)車(chē)型及數(shù)量的統(tǒng)計(jì)功能。

由圖1 可知，將汽車(chē)輪罩PVC 膠未噴涂區(qū)位置及尺寸大小作為主要研究對(duì)象，以機(jī)器視覺(jué)作為檢測(cè)工具，對(duì)汽車(chē)輪罩PVC膠未噴涂區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

圖1 汽車(chē)輪罩PVC 膠檢測(cè)系統(tǒng)Fig.1 PVC Glue Testing System for Automobile Wheel

3 檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用比較廣泛，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦x擇不同的組成部件，其中光源、鏡頭、相機(jī)等主要部件都是必不可少的。如圖1 所示，中各個(gè)組件間相互配合、協(xié)調(diào)組成一個(gè)完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。

3.1 光源

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，光源的作用是照亮物體，向被檢測(cè)物體投射出合適的光線，并盡可能高質(zhì)量地突出被拍攝物體的特征點(diǎn)，將需檢測(cè)區(qū)域與不需檢測(cè)區(qū)域以明顯的視覺(jué)效果區(qū)分開(kāi)，提高其對(duì)比度，改善分辨率并保證光源的穩(wěn)定性。上述因素對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)輸入的質(zhì)量和產(chǎn)生，至少35%的應(yīng)用效果有直接影響，其也是提高系統(tǒng)的分辨率、降低噪聲、圖像分析與處理軟件算法簡(jiǎn)化的必要前提要有好的光源和照明方式。因此，光源相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不可缺少的一部分，是機(jī)器視覺(jué)圖像采集的關(guān)鍵點(diǎn)。均勻照明，去除反光是光源和照明設(shè)計(jì)的原則。由于應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)照明沒(méi)有特定的設(shè)備，所以要根據(jù)特定的實(shí)例來(lái)選擇或設(shè)計(jì)光源及照明設(shè)備。還要依照被測(cè)物體的不同材料、顏色和光源的光譜，強(qiáng)度、方向等作進(jìn)一步分析，重點(diǎn)突出被測(cè)物體的特征量，保證采集到高質(zhì)量的圖像信息。

通常光源劃分的種類(lèi)繁多：（1）根據(jù)型號(hào)分為L(zhǎng)ED 燈、鹵素?zé)粢约半娭掳l(fā)光管；（2）按照光源形狀分為條形光源、方形光源以及圓形光源；（3）將正向照射與背向照射定義為照射的角度方式[2]。

該系統(tǒng)的檢測(cè)目的是汽車(chē)輪罩PVC 涂膠未噴涂區(qū)域的定位和尺寸測(cè)量，檢測(cè)的最終目的是檢查汽車(chē)輪罩PVC 膠是否符合涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)。

依照表1 及表2 所提及的特性，來(lái)選取和設(shè)計(jì)汽車(chē)輪罩PVC 涂膠檢測(cè)所需的光源。

表1 汽車(chē)輪罩PVC 涂膠檢測(cè)工藝參數(shù)Tab.1 Testing Parameters of PVC Coating for Automobile Wheel Cover

表2 不同照明方式對(duì)比表Tab.2 Comparisons of Lighting Modes in Different Situations

經(jīng)過(guò)對(duì)照匹配，及大量試驗(yàn)調(diào)試和改進(jìn)，最終選取LED 光源作為最佳光源。大部分機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)選擇LED 作為光源，其具有尺寸較小、使用時(shí)間長(zhǎng)、使用效率高、發(fā)出熱量低、光射穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。在光源選取階段針對(duì)線性光源和條形光源分別進(jìn)行實(shí)際安裝測(cè)試，結(jié)果為：條形光源呈均勻光線且應(yīng)用在大尺寸特征的成像場(chǎng)合相對(duì)合理；線性光源呈低強(qiáng)度照射且應(yīng)用在小尺寸特征的成像場(chǎng)合相對(duì)合理。通過(guò)對(duì)照射角度的測(cè)試，背向照射獲取到的圖像比較模糊，達(dá)不到所需圖像的清晰度。

此檢測(cè)系統(tǒng)和被檢測(cè)目標(biāo)要求照射光均勻且必須無(wú)反光特征，所以汽車(chē)輪罩PVC 涂膠檢測(cè)系統(tǒng)的照明方式選擇正向的條形光源。

3.2 鏡頭

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，被檢測(cè)目標(biāo)與鏡頭的工作距離相對(duì)較近，與人眼中晶狀體的作用相同。鏡頭的質(zhì)量對(duì)相機(jī)的拍攝效果及圖像的清晰程度有直接的影響，甚至?xí)绊懙綑C(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的整體性[3]。因此，選擇合適的光學(xué)鏡頭安裝在合適的位置是保證獲取清晰圖像的前提。根據(jù)焦距、視角、相對(duì)孔徑和像面尺寸等參數(shù)選擇光學(xué)鏡頭，其中焦距大小直接決定成像物體在傳感器中圖像的尺寸，鏡頭的分辨率受相對(duì)孔徑直接影響。一方面，鏡頭的選擇主要依據(jù)工業(yè)相機(jī)的型號(hào)并獲取大小合適的成像面。另一方面，鏡頭的焦距按照根據(jù)實(shí)際工作距離來(lái)計(jì)算并確定，一般利用以下式（1）進(jìn)行計(jì)算來(lái)確定：式（1）中，Mi 表示放大倍數(shù)，Ho 和Hi 分別表示物高與像高，Di 和DO 分別表示像距和物距，LE 表示鏡頭的范圍，F(xiàn) 則是鏡頭焦距[4]。

主要參數(shù)對(duì)鏡頭有一定影響，例如，視角、光圈、景深等；光圈值或焦距值越小，景深越長(zhǎng)，反之亦然[5]。

根據(jù)實(shí)際工作距離，通過(guò)計(jì)算選用焦距為14mm、18mm 和25mm 三種鏡頭對(duì)輪罩唯一區(qū)域進(jìn)行安裝測(cè)試，發(fā)現(xiàn)焦距為14mm 的鏡頭拍攝出的圖像偏小，不利于對(duì)圖像進(jìn)行分析；焦距為18mm 的鏡頭成像效果清晰，有益于分析產(chǎn)生結(jié)論；對(duì)于焦距為25mm 的鏡頭來(lái)說(shuō)，成像結(jié)果被放大，顯示檢測(cè)目標(biāo)成像不完整[6]。綜上所述，選擇18mm 焦距鏡頭作為最佳檢測(cè)鏡頭。

3.3 相機(jī)

如何選擇一款合理的工業(yè)相機(jī)是整體系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。工業(yè)相機(jī)可分為CDD 相機(jī)與CMOS 相機(jī)。其中采用CMOS 相機(jī)的拍攝后獲取的圖像清晰度不高，所以在工業(yè)領(lǐng)域選用比較廣泛的是CDD 相機(jī)。在選擇工業(yè)相機(jī)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）線掃描相機(jī)對(duì)檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行分隔掃描或者逐行掃描。線掃描遵循以下原則：①對(duì)被檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行一維測(cè)量；②處于運(yùn)動(dòng)態(tài)的檢測(cè)目標(biāo)；③對(duì)可旋轉(zhuǎn)檢測(cè)目標(biāo)邊緣圖像處理；④需要清晰的檢測(cè)物體圖像。精確速度跟蹤、平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)態(tài)，要求高光源強(qiáng)度都是線掃描相機(jī)的特點(diǎn)。而面掃描相機(jī)比較單一，只具有一次掃描一副圖像的特點(diǎn)，在應(yīng)用方面有局限性。目前，線掃描相機(jī)的檢測(cè)速率在65FPS 左右，適用于連續(xù)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)作精準(zhǔn)檢測(cè)，利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)式（2）計(jì)算相機(jī)的掃描速度。

式中：FOVA—某個(gè)方向上照相機(jī)視場(chǎng)；Ri—圖像分辨率；Sp—檢測(cè)目標(biāo)移動(dòng)速度[8]；對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體拍攝時(shí)，減少曝光時(shí)間減，提高電子快門(mén)速度，改善圖像清晰程度，利用曝光時(shí)間估量式（3）：）

式中：T—曝光時(shí)間；P—CDD 像素尺寸；O—檢測(cè)目標(biāo)尺寸；L—

CDD 芯片尺寸；Sp—運(yùn)動(dòng)的速度。

（2）根據(jù)照相顏色進(jìn)行分類(lèi)，分別有黑白色相機(jī)和彩色相機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，彩色相機(jī)呈現(xiàn)出的分辨率、信噪比以及效率都處于優(yōu)勢(shì)，可以滿足多數(shù)工業(yè)在線檢測(cè)要求。隨著相機(jī)制造業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，彩色相機(jī)的識(shí)別顏色性能得到增強(qiáng)，在工業(yè)、生物學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

（3）典型的相機(jī)輸出口形式有RS422、USB、GIGE、RS644等，因此要根據(jù)相機(jī)輸出口形式選擇圖像處理器[9]。

考慮此系統(tǒng)相機(jī)的工作環(huán)境在室溫（20～25）℃下，其工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)18h，選用CDD 相機(jī)作為此檢測(cè)系統(tǒng)的相機(jī)，并具有壽命長(zhǎng)、低消耗、穩(wěn)定性較高等特點(diǎn)。因汽車(chē)輪罩在檢測(cè)時(shí)將發(fā)生運(yùn)動(dòng)偏差，所以應(yīng)適當(dāng)放大視野。經(jīng)過(guò)計(jì)算，光源照明不發(fā)生異常，選用一方分辨率為200/0.1/2=1000pixcel 的相機(jī)，另一方分辨率220/0.1/2=1100pixcel 的相機(jī)，即像素在1000*1100 以上，故選用像素為1280*1024pixcelCDD 相機(jī)為最佳使用相機(jī)[6]。

3.4 圖像特征定位

定位孔圓心的測(cè)定時(shí)根據(jù)兩圓弧的中垂線交點(diǎn)，此方法僅針對(duì)處理圖像前，具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：（1）將采集到的圖像進(jìn)行數(shù)值分割，確定邊界檢測(cè)數(shù)值，從而得到定位孔信息圖像。（2）在選取的圖像上設(shè)定一處A 點(diǎn)，使其A 點(diǎn)沿圖像移動(dòng)至固定像素點(diǎn)，設(shè)定為B 點(diǎn)，獲得的弦長(zhǎng)設(shè)定為AB，以上過(guò)程反復(fù)進(jìn)行并得到多條弦長(zhǎng)。（3）通過(guò)計(jì)算每?jī)蓷l弦長(zhǎng)值來(lái)確定圓心坐標(biāo)值。（4）坐標(biāo)結(jié)點(diǎn)數(shù)值，若與像素孔點(diǎn)位置一致，則此定位孔未噴涂PVC膠，在該孔基礎(chǔ)上向邊界出延伸2 條或3 條檢測(cè)數(shù)值線，作為相應(yīng)的檢測(cè)計(jì)算值。

4 圖像分析檢測(cè)

4.1 提取特征點(diǎn)數(shù)值

提取圖像中數(shù)值點(diǎn)是算法中最關(guān)鍵的一步，直接關(guān)系到輪罩PVC 涂膠未噴涂區(qū)域檢測(cè)與后續(xù)輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性，此算法以周長(zhǎng)和面積作為輪罩處PVC 涂膠未噴涂區(qū)域的評(píng)估數(shù)值。

周長(zhǎng)表示的是在機(jī)器視覺(jué)中被檢測(cè)圖像區(qū)域邊界處全部像素點(diǎn)的總和，將檢測(cè)范圍設(shè)為最大的合格區(qū)域，因此對(duì)于檢測(cè)區(qū)域的整體周長(zhǎng)為L(zhǎng)max值，其中包括的噪聲周長(zhǎng)為L(zhǎng)min值，將檢測(cè)周長(zhǎng)值設(shè)在兩者之間。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)未噴涂部分的總數(shù)值大于周長(zhǎng)數(shù)值，則輪罩PVC 涂膠的部分大于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，所以將檢測(cè)區(qū)域的周長(zhǎng)數(shù)值設(shè)定為檢測(cè)區(qū)域的特征參數(shù)。

面積表示全部像素點(diǎn)的總和A，見(jiàn)式（4）：

對(duì)于某一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，若檢測(cè)輸出的面積值在已設(shè)定的PVC膠噴涂標(biāo)準(zhǔn)面積值內(nèi)，其符合工藝標(biāo)準(zhǔn)；若檢測(cè)出的面積值大于或者小于標(biāo)準(zhǔn)面積值，說(shuō)明PVC 膠噴涂與工藝標(biāo)準(zhǔn)不符。

4.2 識(shí)別檢測(cè)定位

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)分輸入層、隱含層和輸出層，設(shè)定在PVC未檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的輸入量為2 個(gè)，輸出值為1 個(gè)，全部表示PVC 噴涂結(jié)果[6-7]。根據(jù)二進(jìn)制輸出實(shí)際數(shù)值，輸出1 或0，其中1 表示噴涂不合格，0 表示噴涂合格[6]，利用式（5）可得：

式中：X、Y—變換量；W1、W2—權(quán)值矩陣；b1、b2—閾值矩陣；P—周長(zhǎng)、面積等輸入信息。通過(guò)（5）式計(jì)算分析將特征值轉(zhuǎn)換輸出0/1，其為PVC 檢測(cè)結(jié)果。

4.3 圖像識(shí)別

在汽車(chē)輪罩PVC 膠缺陷檢測(cè)中，標(biāo)準(zhǔn)的PVC 膠噴涂與少于或多于標(biāo)準(zhǔn)的PVC 膠在噴涂在圖像中相比，少于PVC 膠的圖像亮度較暗，多于標(biāo)準(zhǔn)PVC 膠的圖像亮度較亮。同時(shí)不符合標(biāo)準(zhǔn)的PVC 涂膠會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則形狀，因此對(duì)于調(diào)大灰度值與改變中值濾波從而調(diào)高圖像清晰度進(jìn)行了研究。主要采用Blob 分析法對(duì)產(chǎn)生的缺陷區(qū)域進(jìn)行了檢測(cè)，其中的關(guān)鍵技術(shù)是局部閾值分割法與二值形態(tài)學(xué)操作，同時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題區(qū)域[10]。

對(duì)汽車(chē)輪罩PVC 涂膠使用性能檢測(cè)就是使用組態(tài)式算法進(jìn)行檢測(cè)，雖然在設(shè)計(jì)流程上看似簡(jiǎn)單，但是由多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行檢測(cè)的，如圖2 所示。

圖2 PVC 膠噴涂使用性能邊緣檢測(cè)流程Fig.2 Edge Detection Procedure of PVC Gum Spraying Performance

（1）高亮度圖像：圖像直方圖主要集中在高的灰度范圍，如圖；

（2）30%對(duì)比度圖像：直方圖主要分布在灰度范圍中間位置，且像素分布較窄，如圖所示；

（3）70%對(duì)比度圖像及直方圖：直方圖主要分布在灰度范圍較寬位置，且像素分布比較均勻，如圖3 所示。

圖3 灰度對(duì)比直方圖Fig.3 Grayscale Contrast Images and Histograms

由圖可知，檢測(cè)區(qū)域與背景區(qū)域形成高度對(duì)比時(shí)，直方圖分布很均勻，因此在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)將檢測(cè)區(qū)域與背景圖進(jìn)行預(yù)處理后，在進(jìn)行二值化閾值計(jì)算[11]。圖像二值化就是將圖像中需要進(jìn)行檢測(cè)的區(qū)域與背景區(qū)域進(jìn)行區(qū)分并保留圖像中的檢測(cè)區(qū)域。汽車(chē)輪罩PVC 涂膠研究以迭代法進(jìn)行二值化閾值計(jì)算，直到整個(gè)圖像選取的閾值不再進(jìn)行迭代循環(huán)，該值便是標(biāo)準(zhǔn)閾值。

在圖像上先假定一個(gè)灰度值作為檢測(cè)圖像的閾值，并計(jì)算在該閾值情況下的檢測(cè)區(qū)域與背景區(qū)域閾值的中心值，如果假定的閾值與檢測(cè)區(qū)域和背景區(qū)域閾值的中心值相等，則迭代停止，并以假定所設(shè)閾值進(jìn)行二值化運(yùn)算，利用公式進(jìn)行初始閾值T0進(jìn)行計(jì)算[10]。

根據(jù)式（9）進(jìn)行所求閾值迭代循環(huán)，若TK=TK+1，則為正確的圖像閾值，否則根據(jù)式（6）及式（7）繼續(xù)進(jìn)行迭代，直至計(jì)算出合適的閾值。

結(jié)果圖像，如圖4 所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)圖及效果圖Fig.4 Original and Effect Drawings

首先對(duì)二值化閾值進(jìn)行設(shè)定，這樣不僅可以大量對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，降低儲(chǔ)存圖像的容量，還可有效地簡(jiǎn)化后續(xù)計(jì)算步驟，增快識(shí)別速率。其次進(jìn)行圖像分割，圖像分割利用圖像中檢測(cè)區(qū)域目標(biāo)特征、位置、幾何形狀、紋理等的差異選取幾個(gè)閾值把原圖進(jìn)行若干份分割成互不交涉的區(qū)域，明確每一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是檢測(cè)區(qū)域還是背景區(qū)域，把檢測(cè)區(qū)域在原圖中與背景分離出來(lái)，判定檢測(cè)區(qū)域的二值化是否還需要進(jìn)行閾值處理。

圖像的處理，首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行預(yù)處理，其次，對(duì)圖像進(jìn)行核心算法處理圖像，最后，對(duì)特定圖像處理并存儲(chǔ)結(jié)果圖像，或傳輸給更高的圖像處理系統(tǒng)，圖像分割的過(guò)程也是如此。核心算法作為整個(gè)圖像分割的關(guān)鍵，算法的運(yùn)算速率快慢決定了分割圖像的效率，因此需要保證其穩(wěn)定性；圖像在進(jìn)行分割后存在很多的小區(qū)域或者閉合區(qū)域，因此需要后續(xù)算法進(jìn)行完善。

5 實(shí)驗(yàn)及分析

針對(duì)汽車(chē)輪罩PVC 涂膠未噴涂區(qū)域進(jìn)行圖像檢測(cè)。通過(guò)分析檢測(cè)信息評(píng)估表得到：工作距離為（800～850）mm，根據(jù)最佳選擇設(shè)計(jì)原則以及上述公式計(jì)算可得出選取焦距為16mm 的鏡頭。CDD 相機(jī)選取1.3Mega Pixels 千兆相機(jī)，光源采用LED 條形光源。選取1000 臺(tái)汽車(chē)作為檢驗(yàn)對(duì)象，下圖為任意一臺(tái)汽車(chē)檢測(cè)圖像，如圖5 所示。1000 臺(tái)車(chē)輪罩處圖片均通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)線進(jìn)行拍攝，并根據(jù)以上算法進(jìn)行判定與分類(lèi)，則實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，如表3所示。

圖5 汽車(chē)輪罩處PVC 膠未噴涂區(qū)域圖像檢測(cè)處理圖Fig.5 Image Detection and Processing Chart of Unpainted Area of PVC Glue at Automobile Wheel Cover

表3 檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Actual Test Data Table

在檢測(cè)過(guò)程中，基于機(jī)器視覺(jué)輪罩處PVC 膠檢測(cè)結(jié)國(guó)正確率達(dá)到了99.48%，但是在細(xì)節(jié)部分也存在部分檢測(cè)錯(cuò)誤情況，如圖5 所示。圖5 中以圖（a）為標(biāo)準(zhǔn)圖，并分別與圖（b）和圖（c）進(jìn)行分析對(duì)比。在圖（b）中由于光照強(qiáng)度導(dǎo)致系統(tǒng)選擇輪罩邊界時(shí)，將PVC 膠面和輪罩細(xì)小凸起部分產(chǎn)生混淆，從而導(dǎo)致誤判。將圖（a）與圖（c）進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，由于汽車(chē)在前行過(guò)程中會(huì)發(fā)生微小震動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)在選擇定位孔時(shí)產(chǎn)生偏移，即輸出圖像為錯(cuò)誤圖。出現(xiàn)的誤判和輸出錯(cuò)誤圖都均需要進(jìn)一步改進(jìn)。因此，99%以上的檢測(cè)準(zhǔn)確率有效滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

6 結(jié)論

（1）結(jié)合機(jī)器視覺(jué)理論與PVC 涂膠的特點(diǎn)，提出了基于機(jī)器視覺(jué)的汽車(chē)輪罩PVC 膠未噴涂區(qū)域檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)提取特征點(diǎn)信息，并將其轉(zhuǎn)換輸出，實(shí)現(xiàn)了PVC 膠檢測(cè)的定位識(shí)別。（2）通過(guò)對(duì)車(chē)輛生產(chǎn)的溫度環(huán)境進(jìn)行分析研究，在（20～25）℃溫度范圍內(nèi)，硬件采集系統(tǒng)中選用500 萬(wàn)像素CCD 相機(jī)、16mm 鏡頭時(shí)，使用性能最優(yōu)。（3）對(duì)PVC 噴涂同一位置進(jìn)行了1000 臺(tái)車(chē)輛樣本檢測(cè)，結(jié)果顯示，系統(tǒng)檢測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)99%以上。