一种快速自动检测电气接插件焊点不合格品的图像处理方法技术

本发明专利技术公开了一种快速自动检测电气接插件焊点不合格品的图像处理方法，包括步骤如下：1）将原始图像变换为灰度图像；确定截面圆心及内圆外半径；据此提取截面区域方形图像；2）二值化截面区域方形图像，分离出截面与背景并形态学滤波；3）获取截面二值图像各方向上轮廓线宽度，求其均宽确定中心圆半径；4）将原始接插件外切矩形RGB图像转换为HSV，分割出H通道图像，利用焊点的颜色阈值二值化；5）形态学滤波H通道二值图像，获得焊点图像；6）遍历检测得到截面中心圆上的焊点数，与标准焊点数量比对，判断合格与否。本发明专利技术不仅可以消除人工检查造成的主观误差提高检测一致性，还可以提高效率和精度、保障人员安全，并具有非接触性等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤其指代一种快速自动检测电气接插件焊点不合 格品的图像处理方法。
技术介绍
目前，在大批量生产电气接插件时，由于产品焊点不在正确的位置，造成了不合格 品。传统的人工检查电气接插件不合格品的方法，由于依赖人眼通过放大镜（或显微镜） 检查，不仅效率低而且存在主观误差。生产场所环境存在高温、噪音、不安全等因素，将图像 处理技术应用于电气接插件焊点不合格品快速自动检测，不仅可以消除人工检查所造成的 主观误差提高检测一致性，而且可以提高效率和精度、保障人员安全，同时具有非接触性等 优势。 利用图像处理技术进行电气接插件焊点不合格品快速自动检测，首先通过摄像机 采集包含电气接插件截面及焊点的原始图像，然后运用图像处理方法对电气接插件截面中 心圆和焊点的位置及个数进行检测，判定电气接插件是否合格。其中需要解决的问题主要 有两个：一是由于摄像机与电气接插件截面相对位置不固定，导致在采集到的图像上电气 接插件截面中心圆位置不固定。二是由于检测场所环境的影响和电气接插件截面尺寸很小 需要放大成像导致图像质量较低，需要对图像进行相应的预处理。 目前基于图像处理技术的电气接插件焊点不合格品快速自动检测方法主要分为 电气接插件截面中心圆提取、焊点位置提取和遍历焊点个数两部分。（1)电气接插件截面 中心圆提取方法一般有2种：（1-1)手动设置阈值，分割截面原始图像获得二值图像，使用 圆检测方法获得圆心和外圆半径，设定固定圆环的宽度值，从而求得中心圆半径；（1-2)摄 像机与电气接插件截面的相对位置固定，使用区域分割的方法提取截面圆特征，根据先验 知识得到截面中心圆圆心和半径。（2)焊点位置提取和遍历焊点个数的方法一般有2种： (2-1)对灰度图像进行去噪滤波、二值化、形态学滤波等预处理，提取焊点位置，遍历截面中 心圆周得到所有焊点的数量；（2-2)直接对预处理后的图像进行全局遍历，求得焊点数量。 方法（1-1)要求光照、摄像机与电气接插件截面的相对位置变化不大；方法（1-2)要求摄像 机与电气接插件截面位置固定；方法（2-1) (2-2)要求焊点和截面圆的灰度差异大且需根 据具体情况进行相应的处理。
技术实现思路
针对于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种快速自动检测电气接插件焊点不合 格品的图像处理方法，以解决现有电气接插件焊点自动检测的缺陷，实现了电气接插件焊 点合格与否的自动检测。与现有电气接插件焊点不合格品自动检测算法相比，应用范围广， 精度高，鲁棒性强。 为达到上述目的，本专利技术的一种快速自动检测电气接插件焊点不合格品的图像处 理方法，包括步骤如下： 1)读入摄像机所采集的原始图像； 2)将原始图象变换为灰度图像，对灰度图像进行高斯滤波；并确定截面圆心及内 圆外半径，根据得到的电气接插件截面圆心及内圆外半径提取截面区域方形图像，去除背 景干扰； 3)在步骤2)中得到的截面区域方形图像上进行最大类间方差（OTSU)二值化处 理，分离出电气接插件截面与背景，同时获得其二值化的图像，对二值图像先进行开操作去 除噪点，再进行闭操作弥合孔洞、填补截面轮廓线断裂； 4)获取截面最大类间方差二值图像各方向上轮廓线宽度，采用加权平均的方法获 得其均宽，进而得到中心圆的半径； 5)将原始电气接插件截面外切矩形图像的RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，分 割出H通道图像，利用焊点的颜色阈值对图像进行二值化处理； 6)对H通道二值图像先进行开操作去除噪点、再进行闭操作弥合孔洞，获得清晰 的焊点图像，在此图像上画出步骤4)获得的截面中心圆，遍历检测得到圆上的焊点数，与 标准电气接插件焊点数量比对，判断电气接插件焊点合格与否。 优选地，所述步骤2)中具体包括：设置最大最小半径，对图像进行Hough圆检测， 使用加权平均法和选择排序法分别确定截面圆心及内圆外半径。 优选地，所述步骤2)提取电气接插件截面圆心及内圆外半径，进而提取截面区域 方形图像，具体包括以下步骤： 2. 1)根据现场拍摄情况及电气接插件截面灰度图像大小WXH，定义截面内圆外 半径最小值minR及截面内圆外半径最大值maxR作为Hough圆检测的其中两个输入参数， 具体计算公式为： minR = floor (min (ff, Η) /4) maxR = floor (min (ff, H) /2) 其中，W为图像的宽度，H为图像的高度； 2. 2)对灰度图像进行Hough圆检测，得到满足2. 1)中条件的多组圆心坐标及对应 内圆外半径，即（Xuy1^1)为一组圆参数；对所有圆心坐标（ Xl，yi)分别进行随机采样一致 性RANSAC操作并加权平均，即剔除与大多数圆心坐标相差较大的结果，对剩下的圆心坐标 进行加权平均，得到最终圆心坐标（x final，yfinal)，对所有的半径A进行选择排序，得到最小 的半径值为最终内圆外半径r final; 2. 3)在灰度图像中，以圆心坐标（xfinal，yfinal)为中心点，2Xrfinal为边长，提取电 气接插件截面区域方形图像，去除背景干扰，将提取到的电气接插件截面区域方形图像作 为图像处理步骤3)、步骤4)的输入图像。 优选地，所述步骤3)获取的截面二值图像及形态学处理，具体包括以下步骤： 3. 1)记T为前景与背景的分割阈值，前景点数占图像比例为w。，平均灰度为u。;背 景点数占图像比例为W1，平均灰度为U 1;则图像的总平均灰度为：U =WidUi^W1U1，前景和背景 的方差为：g = w。(Uq-U) 2+Wi (U1-U) 2 = W (JW1 (U1-U。) 2，那么当方差g最大时，则此时的阈值Tgmax 为OTSU分割阈值，则对输入图像进行如下分割： CN 105139386 A IX m "ti 3/9 页 其中f(x，y)为输入图像在位置（x，y)处像素值，g(x，y)为输出二值图像在点 (X，y)处的像素值； 3. 2)记RlkCT、R2kCT分别为开操作和闭操作核函数的半径，并且所使用的核函数均为 圆形核函数，首先对二值图像进行半径为R lkCT的开操作A 〇 B，去除图像中孤立的噪点和细 的突出物；再对图像进行半径为R2kCT的闭操作A · B，弥合孔洞、填补截面轮廓线断裂 优选地，所述步骤4)计算各方向上轮廓线宽度，采用加权平均的方法获得其均 宽，进而得到中心圆的半径，具体包括以下步骤： 4. 1)采用加权各个方向上环宽并求平均，获得电气接插件截面内圆圆环的宽度； 使用八个主方向的加权均值，八个方向分别为： 0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°，统计某方向在上述2.2)中求 得的内圆外半径r final内的非零值的个数，即为该方向上的圆环环宽W lRing，最终圆环环宽 为： 4. 2)当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速自动检测电气接插件焊点不合格品的图像处理方法，其特征在于，包括步骤如下：1)读入摄像机所采集的原始图像；2)将原始图象变换为灰度图像，对灰度图像进行高斯滤波；并确定截面圆心及内圆外半径，根据得到的电气接插件截面圆心及内圆外半径提取截面区域方形图像，去除背景干扰；3)在步骤2)中得到的截面区域方形图像上进行最大类间方差(OTSU)二值化处理，分离出电气接插件截面与背景，同时获得其二值化的图像，对二值图像先进行开操作去除噪点，再进行闭操作弥合孔洞、填补截面轮廓线断裂；4)获取截面最大类间方差二值图像各方向上轮廓线宽度，采用加权平均的方法获得其均宽，进而得到中心圆的半径；5)将原始电气接插件截面外切矩形图像的RGB颜色空间转换到HSV颜色空间，分割出H通道图像，利用焊点的颜色阈值对图像进行二值化处理；6)对H通道二值图像先进行开操作去除噪点、再进行闭操作弥合孔洞，获得清晰的焊点图像，在此图像上画出步骤4)获得的截面中心圆，遍历检测得到圆上的焊点数，与标准电气接插件焊点数量比对，判断电气接插件焊点合格与否。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫钧华，王志刚，杭谊青，段贺，姜惠华，王顺飞，朱可，许倩倩，杨勇，汪竟成，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32