一种基于视觉的板材表面检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视觉的板材表面检测方法，包括步骤：获取挤压成型图步骤、图像预处理步骤、Canny边缘检测步骤、膨胀处理步骤、连通域面积判定产品合格步骤；本发明专利技术提供了一种降低企业生产成本、提高生产效率、减少人员误判的一种基于视觉的板材表面检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的板材表面检测方法
本专利技术涉及表面检测领域，更具体的说，它涉及一种基于视觉的板材表面检测方法。
技术介绍
挤塑聚苯乙烯泡沫板，简称挤塑板，又名XPS板，以及较好的隔热性能，不吸水，保温、抗压、阻燃性能好，质量轻等特点，广泛应用于墙体保温、高速公路、机场跑道等领域的防潮保温等场合。XPS板是以聚苯乙烯树脂加上其他的辅料与聚合物，通过加热混合同时注入催化剂，然后挤塑而成压制而成，化学反应过程对温度和压力的变化尤为敏感，一旦产生较大变化就会造成XPS板发泡不均，表面情况和三维尺寸都会有较大的变化。在许多民营企业中，都是通过人工检查XPS板的表面情况和三维尺寸，一旦发现异常立即对生产线的温度和压力等参数进行调节。目前，企业中都采用人工检查，而人工检查表面情况依赖于工人的主观判断，长时间观察容易造成员工视觉疲劳，不能及时发现问题。若员工经验不充足，容易造成误判，由于生产工艺复杂，目前尚未有一套完善的生产理论体系，在进行参数调节时需花费较长时间同时会产生大量的废品，严重影响了企业利润，因此急需一种更好的更客观的判断板材表面挤压状况的方法。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种降低企业生产成本、提高生产效率、减少人员误判的一种基于视觉的板材表面检测方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于视觉的板材表面检测方法，包括如下步骤：101)获取挤压成型图步骤：获取待测泡沫板材的原始灰度图像；102)图像预处理步骤：对原始灰度图像进行降噪，获得降噪图像；103)Canny边缘检测步骤：对降噪图像进行边缘处理，获得识别更清晰的纹路图；104)膨胀处理步骤：将纹路图的边缘连接起来，形成完整边缘图；所述边缘连接是对纹路图与任意形状的内核进行卷积，将内核划过图像，并筛选内核覆盖区域的像素最大值，用该像素最大值代替内核中心位置的像素，从而将边缘连接起来，形成完整边缘图；105)连通域面积判定产品合格步骤：预设最小阈值和一个产品总面积比较值，通过对完整边缘图进行统计图像中具有相同像素值，且位置相邻的前景像素点组成的图像区域，来判断表面瑕疵的面积大小，瑕疵面积判断时去除其中面积小于面积比较值的连通域的值，再对剩下的连通域进行统计得到瑕疵总面积，当瑕疵总面积大于产品总面积比较值时，判定检测结果为不合格。进一步的，连通域面积判定产品合格具体方法如下：首先通过阈值化将所有前景像素设置为1，背景像素为0；再使用种子填充法得到所有的连通域，相邻关系采用邻域法，领域法处理后再进行确认，并为方便观察，连通域标记之后对不同label值的区域添加不同颜色；其中，所述种子填充法具体包括如下步骤：501)首先逐行扫描图像像素值，直至遇到像素值为1的前景像素：a)对label赋予一个大于1的值，将当前像素值设置为label；通过领域法将其相邻的所有前景像素压入栈中；b)弹出栈顶像素，对接下来的栈顶像素赋予同样的label值，然后将此像素相邻的所有前景像素都压入栈中；502)重复步骤501)，将所有同一块连通域的所有像素位置压入同一个栈中，赋予相同的label值，当栈为空时，将新的label值设置为label+1；继续逐行扫描像素为非0像素的前景像素，直至扫描结束；从而最终得到所有连通域，并通过瑕疵面积判断时去除其中面积小于100的连通域的值，再对剩下的连通域进行统计得到瑕疵总面积，当该瑕疵总面积大于5000则判断为废品，并进行警告。进一步的，所述图像预处理包括双边滤波处理，其公式如下：其中，g(i,j)为(i,j)位置处经处理后的像素值；f(k,l)为在像素坐标系坐标(k,l)处的像素值，ω(i,j,k,l)是加权系数，即遍历(i,j)像素位置周围(k,l)处的像素值大小和位置，求取所占权重，其大小取决定义域核与值域核的乘积；(i,j)和(k,l)都是相当于(x,y)的坐标；定义域核为：σ是高斯函数的标准差，σd表示距离高斯函数的标准差；值域核为：其中，σ是高斯函数的标准差，σr表示关于权值大小高斯函数的标准差；两者相乘即得权重系数：最终代入得到改善图像噪声后的信息。进一步的，所述Canny边缘检测具体包括如下步骤：301)高斯模糊步骤：使用高斯模糊进一步去除步骤102)处理后的图像的噪声，减少伪边缘的识别；302)计算梯度幅值和方向的步骤：图像的边缘可以指向不同方向，从而用两个梯度算子来分别计算水平，垂直方向的梯度；303)非极大值抑制步骤：比较当前点的梯度强度和正负梯度方向点的梯度强度；如果当前点的梯度强度和同方向的其他点的梯度强度相比较是最大，保留其值，否则抑制，即设为0；304)滞后阈值步骤：滞后阈值需要两个阈值即高阈值和低阈值，若某一像素位置的幅值超过高阈值，则该像素保留为边缘像素；若某一像素位置的幅值小于低阈值，则该像素被排除；若幅值在两个阈值之间，则像素仅仅在连接到一个高于高阈值的像素时被保留。本专利技术相比现有技术优点在于：本专利技术为了能够解决传统人工检测时造成的浪费问题，降低企业生产成本，本文采用通过工业相机获取XPS板表面图片，因为边缘检测对噪声比较敏感，因此使用双边滤波对图像进行小幅度的平滑，既能保留图像的边缘信息，又可以抑制噪声。通过Canny边缘检测提取XPS板的表面轮廓，对轮廓图像进行阈值化处理，得到只有0和1两个像素值的二值图，使用连通域标记法标记相邻轮廓面积，以轮廓面积的大小为依据对XPS板进行品质判断，确定工艺参数是否需要调整。在现场调试好参数之后，便可实行自动判别。附图说明图1为本专利技术的整体处理流程图；图2为本专利技术的不合格板和合格板的图片；图3为本专利技术的双边滤波处理后不合格板和合格板的效果图；图4为本专利技术的Canny边缘检测后不合格板和合格板的效果图；图5为本专利技术膨胀处理后不合格板和合格板的效果图；图6为本专利技术连通域标记后不合格板和合格板的效果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。实施例一：如图1至图6所示，一种基于视觉的板材表面检测方法，包括如下步骤：101)获取挤压成型图步骤：获取待测泡沫板材的原始灰度图像。即相机通过外部机械架放置在待测泡沫板材上部，距成型泡沫板材1.5米处，进行图像生成获取。102)图像预处理步骤：对步骤101)获取的图片进行非线性滤波的双边滤波处理，达到既能保留图像的边缘信息，又能达到去噪的效果。双边滤波是结合图像的空间邻近度和像素值相似度的一种折中处理，同时考虑空域信息和灰度相似性，既能保留图像的边缘信息，又能达到去噪的目的。103)Canny边缘检测步骤：对步骤102)预处理后的图片进行一阶微分算子，并增加通过非最大值抑制提高边缘的定位精度和双阈值来有效减少边缘的漏检率的处理。104)膨胀处理步骤：是将步骤103处理的后的图像与任意形状的内核进行卷积，将内核划过图像，并筛选内核覆盖区域的像素最大值，用该像素最大值代替内核中心位置的像素，从而将细小边缘连接起来。105)连通域面积判定产品合格步骤：通过对步骤104)处理后的图像进行计算图像中具有相同像素值且位置相邻的前景像素点组成的图像区域来判断表面瑕疵的面积大小，从而判定检测结果的合格；具体方法如下：首先通过阈值化将所有前景像素设置为1，背景像素为0；再使用种子填充法得到所有的连通域，相邻关系采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的板材表面检测方法，其特征在于，包括如下步骤：101)获取挤压成型图步骤：获取待测泡沫板材的原始灰度图像；102)图像预处理步骤：对原始灰度图像进行降噪，获得降噪图像；103)Canny边缘检测步骤：对降噪图像进行边缘处理，获得识别更清晰的纹路图；104)膨胀处理步骤：将纹路图的边缘连接起来，形成完整边缘图；所述边缘连接是对纹路图与任意形状的内核进行卷积，将内核划过图像，并筛选内核覆盖区域的像素最大值，用该像素最大值代替内核中心位置的像素，从而将边缘连接起来，形成完整边缘图；105)连通域面积判定产品合格步骤：预设最小阈值和一个产品总面积比较值，通过对完整边缘图进行统计图像中具有相同像素值，且位置相邻的前景像素点组成的图像区域，来判断表面瑕疵的面积大小，瑕疵面积判断时去除其中面积小于面积比较值的连通域的值，再对剩下的连通域进行统计得到瑕疵总面积，当瑕疵总面积大于产品总面积比较值时，判定检测结果为不合格。

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的板材表面检测方法，其特征在于，包括如下步骤：101)获取挤压成型图步骤：获取待测泡沫板材的原始灰度图像；102)图像预处理步骤：对原始灰度图像进行降噪，获得降噪图像；103)Canny边缘检测步骤：对降噪图像进行边缘处理，获得识别更清晰的纹路图；104)膨胀处理步骤：将纹路图的边缘连接起来，形成完整边缘图；所述边缘连接是对纹路图与任意形状的内核进行卷积，将内核划过图像，并筛选内核覆盖区域的像素最大值，用该像素最大值代替内核中心位置的像素，从而将边缘连接起来，形成完整边缘图；105)连通域面积判定产品合格步骤：预设最小阈值和一个产品总面积比较值，通过对完整边缘图进行统计图像中具有相同像素值，且位置相邻的前景像素点组成的图像区域，来判断表面瑕疵的面积大小，瑕疵面积判断时去除其中面积小于面积比较值的连通域的值，再对剩下的连通域进行统计得到瑕疵总面积，当瑕疵总面积大于产品总面积比较值时，判定检测结果为不合格。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉的板材表面检测方法，其特征在于，连通域面积判定产品合格具体方法如下：首先通过阈值化将所有前景像素设置为1，背景像素为0；再使用种子填充法得到所有的连通域，相邻关系采用邻域法，领域法处理后再进行确认，并为方便观察，连通域标记之后对不同label值的区域添加不同颜色；其中，所述种子填充法具体包括如下步骤：501)首先逐行扫描图像像素值，直至遇到像素值为1的前景像素：a)对label赋予一个大于1的值，将当前像素值设置为label；通过领域法将其相邻的所有前景像素压入栈中；b)弹出栈顶像素，对接下来的栈顶像素赋予同样的label值，然后将此像素相邻的所有前景像素都压入栈中；502)重复步骤501)，将所有同一块连通域的所有像素位置压入同一个栈中，赋予相同的label值，当栈为空时，将新的labe...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹衍龙，陈洪凯，杨将新，曹彦鹏，
申请(专利权)人：浙江大学山东工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37