我國(guó)是一個(gè)制造大國(guó),每天都要生產(chǎn)大量的工業(yè)產(chǎn)品。用戶(hù)和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高,除要求滿(mǎn)足使用性能外,還要有良好的外觀,即良好的表面質(zhì)量。
但是,在制造產(chǎn)品的過(guò)程中,表面缺陷的產(chǎn)生往往是不可避免的。
人工檢測(cè)是產(chǎn)品表面缺陷的傳統(tǒng)檢測(cè)方法,該方法抽檢率低、準(zhǔn)確性不高、實(shí)時(shí)性差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、受人工經(jīng)驗(yàn)和主觀因素的影響大,而基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法可以很大程度上克服上述弊端。
機(jī)器視覺(jué)是通過(guò)光學(xué)的裝置和非接觸的傳感器自動(dòng)地接收和處理一個(gè)真實(shí)物體的圖像,以獲得所需信息或用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)適當(dāng)?shù)墓庠春蛨D像傳感器(CCD攝像機(jī))獲取產(chǎn)品的表面圖像,利用相應(yīng)的圖像處理算法提取圖像的特征信息,然后根據(jù)特征信息進(jìn)行表面缺陷的定位、識(shí)別、分級(jí)等判別和統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、查詢(xún)等操作;
外觀缺陷檢測(cè)系統(tǒng)基本組成主要包括:圖像獲取模塊 、 圖像處理模塊 、 圖像分析模塊 、 數(shù)據(jù)管理及人機(jī)接口模塊 。
圖像獲取模塊
圖像獲取模塊由CCD攝像機(jī)、光學(xué)鏡頭、光源及其夾持裝置等組成,其功能是完成產(chǎn)品表面圖像的采集。在光源的照明下,通過(guò)光學(xué)鏡頭將產(chǎn)品表面成像于相機(jī)傳感器上,光信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電信號(hào),進(jìn)而轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。
圖像處理模塊
圖像處理模塊主要涉及圖像去噪、圖像增強(qiáng)與復(fù)原、缺陷的檢測(cè)和目標(biāo)分割。
由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、CCD圖像光電轉(zhuǎn)換、傳輸電路及電子元件都會(huì)使圖像產(chǎn)生噪聲,這些噪聲降低了圖像的質(zhì)量從而對(duì)圖像的處理和分析帶來(lái)不良影響,所以要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理以去噪。
圖像增強(qiáng)目是針對(duì)給定圖像的應(yīng)用場(chǎng)合,有目的地強(qiáng)調(diào)圖像的整體或局部特性,將原來(lái)不清晰的圖像變得清晰或強(qiáng)調(diào)某些感興趣的特征,擴(kuò)大圖像中不同物體特征之間的差別,抑制不感興趣的特征,使之改善圖像質(zhì)量、豐富信息量,加強(qiáng)圖像判讀和識(shí)別效果的圖像處理方法。
圖像復(fù)原是通過(guò)計(jì)算機(jī)處理,對(duì)質(zhì)量下降的圖像加以重建或復(fù)原的處理過(guò)程。圖像復(fù)原很多時(shí)候采用與圖像增強(qiáng)同樣的方法,但圖像增強(qiáng)的結(jié)果還需要下一階段來(lái)驗(yàn)證;而圖像復(fù)原試圖利用退化過(guò)程的先驗(yàn)知識(shí),來(lái)恢復(fù)已被退化圖像的本來(lái)面目,如加性噪聲的消除、運(yùn)動(dòng)模糊的復(fù)原等。
圖像分割的目的是把圖像中目標(biāo)區(qū)域分割出來(lái),以便進(jìn)行下一步的處理。
圖像分析模塊
圖像分析模塊主要涉及特征提取、特征選擇和圖像識(shí)別。
特征提取的作用是從圖像像素中提取可以描述目標(biāo)特性的表達(dá)量,把不同目標(biāo)間的差異映射到低維的特征空間,從而有利于壓縮數(shù)據(jù)量、提高識(shí)別率。
表面缺陷檢測(cè)通常提取的特征有紋理特征、幾何形狀特征、顏色特征、變換系數(shù)特征等,用這些多信息融合的特征向量來(lái)可靠地區(qū)分不同類(lèi)型的缺陷;這些特征之間一般存在冗余信息,即并不能保證特征集是最優(yōu)的,好的特征集應(yīng)具備簡(jiǎn)約性和魯棒性,為此,還需要進(jìn)一步從特征集中選擇更有利于分類(lèi)的特征,即特征的選擇。
圖像識(shí)別主要根據(jù)提取的特征集來(lái)訓(xùn)練分類(lèi)器,使其對(duì)表面缺陷類(lèi)型進(jìn)行正確的分類(lèi)識(shí)別。
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