一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，包括有以下步骤：对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定得到标定数据；通过相机获取牙膏管肩的正面图像；对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域；对待检测区域进行Gabor滤波得到结果图；根据结果图中的面积/周长特征值判断是否存在缺陷。本发明专利技术通过对牙膏管肩的正面图像进行预先处理，避免了工件其他部位的干扰，减少后续算法操作的计算量；采用Gabor滤波器，对图像的边缘敏感，能够提供很好的方向和尺度选择，参数易于调整，具有很好地光照适应性，检测识别速度和准确率高。本发明专利技术作为一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法可广泛应用于产品质量检测领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法
本专利技术涉及产品质量检测领域，尤其是一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法。
技术介绍
产品的质量安全一直都是工业生产中关键性的环节，直接关系到产品在市场上的销售份额，具有高质量的产品才能在市场竞争中获取一席之地。随着制造业的不断发展，为了保证产品的竞争力，生产产品的质量和检测速度提高的需求正不断增大。然而，现如今的大部分产品的质量检测仍然是以人工的方法去实现的。人工检测耗时耗力，同时需要公司进行大量的人力财力的投入才能保证产品的质量。人工检测需要工人不断重复相似性的工作，极其容易导致工人疲劳，导致检测结果主观性较强，误检率和漏检率均很难保证，使得产品质量得不到保证。随着计算机技术的不断发展和应用领域的不断扩展，机器视觉技术进入飞速发展期，全自动缺陷检测技术逐渐成熟，不断应用于工业生产线中。由于检测的精度速度均高于人工检测，成本较低，结果可靠等诸多优点，基于图像处理和机器视觉的缺陷检测已经成为了一大热点，不断提高这工业缺陷检测的性能和产品品质，保证了产品的出厂合格率。基于机器视觉的缺陷检测技术对于我国工业生产技术的不断发展与进步，企业的长足发展以及产品的竞争力的提升具有重大意义。目前在牙膏管最终质量检测时仍以人工检测为主，由于牙膏管的构造，这种检测手段明显工作效率很低，检测可靠性差，使用卫生状况不达标的牙膏可能给消费者带来重大健康隐患。近几年基于机器视觉的表面检测技术取得了重大进步，并且出现了一些检测热点，但目前没有实现针对牙膏管肩的缺陷检测。而大多数的表面缺陷检测算法仍面临着缺陷区域与非缺陷区域的低对比度，噪音与缺陷相似度较高，检测速度慢和识别精度低等问题；同时，大多数算法均是根据各自表面缺陷的特点进行针对性设计，对于牙膏管肩的立体结构不具有适用性，无法满足其速度精度等要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是：提供一种基于Gabor滤波器的适用于牙膏管肩缺陷的高效检测方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，包括有以下步骤：对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定得到标定数据；通过相机获取牙膏管肩的正面图像；对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域；对待检测区域进行Gabor滤波得到结果图；根据结果图中的面积特征和/或周长特征值判断牙膏管肩是否存在缺陷。进一步，所述对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定这一步骤，具体为：将标准尺放置在该视觉测量系统的相机下采集图像，对图像绘制感兴趣区域，采用Sobel算法提取刻度线的边界，将每个长刻度线黑色部分的左边作为边界，逐个计算每个刻度线到下条刻度线的像素个数，然后对每两条相邻刻度线之间的间隔对应的像素个数求平均值得到标定数据。进一步，所述对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域这一步骤，具体包括有以下子步骤：对上述图像进行大津法阈值分割得到二值化图像；对二值化图像进行连通域计算得到填充图；采用Canny算子对填充图进行边缘检测，得到牙膏管壁外圆；拟合计算出图像中的圆心位置；根据圆心、牙膏管口的实际尺寸以及标定数据得到牙膏管口区域；在填充图剔除牙膏管口区域，然后得到牙膏管肩的待检测区域图。进一步，所述拟合计算出图像中的圆心位置这一子步骤，具体采用改进Hough变换算法：提取图像中所有255像素，并统计其个数；确定半径的大概取值范围(rmin,rmax)，初始化变量和Hough数组；根据圆的方程式来计算a，其中b取遍所有y值；提取有效的a值，从而确定有效的b值；根据有效的a和b确定Hough数组的索引值；根据索引值，通过计算累积来构造层数为rmax-rmin的Hough数组；找出数值最大的一层，即相对应的就是所检测圆的半径；求得的半径对应的层的所有a和b，其平均值即为所求的圆心(a0,b0)。进一步，拟合计算出图像中的圆心位置这一子步骤，具体采用改进最小二乘法：采用最小二乘法拟合圆心(a,b)，其中残差平方和函数为圆的表达式为(x-a)2+(y-b)2＝r2，E为圆上所有点(xi，yi)的集合，εi＝(xi-a)2+(yi-b)2-r2，r0为拟合半径；计算集合E中的点到拟合圆心的距离计算集合E中的点到拟合圆心距离di的标准偏差其中当距离di的标准差大于2σ时，判定该点为异常点，将其从集合E中删除，然后对集合E重新执行上述步骤采用最小二乘法拟合圆心，直到集合E中所有点均为满足标准差范围的正常点。进一步，所述用于Gabor滤波的二维Gabor滤波器的表达式为：其中，g为Gaussian窗函数(x′,y′)表示坐标轴(x,y)逆时针旋转θ角；x′＝xcosθ+ysinθ，y′＝-xsinθ+ycosθ，x,y表示图像中像素坐标位置；θ表示Gabor核函数图像的倾斜角度；ω为正弦波的频率，代表滤波器在频域的中心位置；表示相位偏移量，取值范围是-180°～180°；γ表示长宽比，决定Gabor核函数图像的椭圆率；σ表示高斯函数的标准差。进一步，所述根据结果图的面积和周长特征值判断牙膏管肩是否存在缺陷这一步骤，具体包括以下子步骤：对结果图中每个连通区域计算面积和/或周长；当连通区域计算面积和/或周长大于一个上限阈值，则判断为牙膏管口或管壁；当连通区域计算面积和/或周长小于一个下限阈值，则判断为噪声点；除去判断为牙膏管口或管壁、噪声点的部分，剩余的连通区域即为缺陷区域。本专利技术的有益效果是：通过预先对牙膏管肩的正面图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域，减少了后续算法操作的计算量，同时避免了工件其他部位的图像内容对判别结果的干扰，提高了缺陷检测的速度与精度，同时也提高了鲁棒性；结合Gabor滤波器的滤波处理，对图像的边缘敏感，能够提供很好的方向选择和尺度选择，参数易于调整，而且对光照不敏感，具有很好地光照适应性，检测识别速度和准确率高。附图说明图1为本专利技术方法步骤流程图；图2为像素尺寸标定示意图；图3为本专利技术具体实施例图像的二值化图；图4为图3所示二值化图的连通区域填充图；图5为本专利技术具体实施例的待检测区域。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：参照图1，一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，包括有以下步骤：对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定得到标定数据；通过相机获取牙膏管肩的正面图像；对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域；对待检测区域进行Gabor滤波得到结果图；根据结果图中的面积特征和/或周长特征值判断牙膏管肩是否存在缺陷。参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定这一步骤，具体为：将标准尺放置在该视觉测量系统的相机下采集图像，对图像绘制感兴趣区域，采用Sobel算法提取刻度线的边界，将每个长刻度线黑色部分的左边作为边界，逐个计算每个刻度线到下条刻度线的像素个数，然后对每两条相邻刻度线之间的间隔对应的像素个数求平均值得到标定数据，通过对多个数据求平均值来减小误差。进一步作为优选的实施方式，所述对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域这一步骤，具体包括有以下子步骤：对上述图像进行大津法阈值分割得到二值化图像，参照图3，由于牙膏管壁与牙膏管肩存在明显的灰度差，因此通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，其特征在于，包括有以下步骤：对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定得到标定数据；通过相机获取牙膏管肩的正面图像；对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域；对待检测区域进行Gabor滤波得到结果图；根据结果图中的面积特征和/或周长特征值判断牙膏管肩是否存在缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，其特征在于，包括有以下步骤：对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定得到标定数据；通过相机获取牙膏管肩的正面图像；对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域；对待检测区域进行Gabor滤波得到结果图；根据结果图中的面积特征和/或周长特征值判断牙膏管肩是否存在缺陷。2.根据权利要求1所述的一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，其特征在于：所述对视觉测量系统的相机进行像素尺寸标定这一步骤，具体为：将标准尺放置在该视觉测量系统的相机下采集图像，对图像绘制感兴趣区域，采用Sobel算法提取刻度线的边界，将每个长刻度线黑色部分的左边作为边界，逐个计算每个刻度线到下条刻度线的像素个数，然后对每两条相邻刻度线之间的间隔对应的像素个数求平均值得到标定数据。3.根据权利要求1或2所述的一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，其特征在于：所述对上述图像进行感兴趣区域提取，分割出待检测区域这一步骤，具体包括有以下子步骤：对上述图像进行大津法阈值分割得到二值化图像；对二值化图像进行连通域计算得到填充图；采用Canny算子对填充图进行边缘检测，得到牙膏管壁外圆；拟合计算出图像中的圆心位置；根据圆心、牙膏管口的实际尺寸以及标定数据得到牙膏管口区域；在填充图剔除牙膏管口区域，然后得到牙膏管肩的待检测区域图。4.根据权利要求3所述的一种基于Gabor滤波器的牙膏管肩缺陷检测方法，其特征在于，所述拟合计算出图像中的圆心位置这一子步骤，具体采用改进Hough变换算法：提取图像中所有255像素，并统计其个数；确定半径的大概取值范围(rmin,rmax)，初始化变量和Hough数组；根据圆的方程式来计算a，其中b取遍所有y值；提取有效的a值，从而确定有效的b值；根据有效的a和b确定Hough数组的索引值；根据索引值，通过计算累积来构造层数为rmax-rmin的Hough数组；找...

【专利技术属性】
技术研发人员：高梦阳，曾耀斌，张芳健，肖盼，林健发，黄冠成，
申请(专利权)人：佛山缔乐视觉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44