一种防眩光的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法技术

本发明专利技术公开了一种防眩光的圆形日用陶瓷贴花出界检测方法，包括以下步骤：第一步：在低光照条件下利用摄像头获取无眩光的原始陶瓷灰度图像；第二步：获得对比度明显的增强灰度图像；第三步：利用阈值分割技术获得二值图像；第四步：对最外边界的内部区域进行填充；第五步：借助图像残差技术获取可能存在花纹出界的第二外边界；第六步：再次对第二外边界的内部区域进行填充，并利用边界提取算子可获得第二外边界的轮廓；第七步：确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线、半径残差曲线和半径残差幂指数曲线；第八步：花纹出界的定位与尺寸检测。本发明专利技术提供了一种高效方便、操作简便的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法，具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种防眩光的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法
本专利技术涉及图像处理
，具体涉及一种防眩光的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法。
技术介绍
作为传统行业，陶瓷器具的生产过程存在韧性较低，生产工艺比较特殊，成批生产时质量不易控制等特点。为了提高产品良品率，提升企业竞争力，绝大部分厂家均会设置产品质量检测部门。然而，大部分企业的日用陶瓷缺陷检测仍然停留在人工肉眼检测水平，检测效率低，劳动强度大，产品质量不稳定，漏检率较高成为一大诟病。目前，随着工业现代化水平的进步，基于机器视觉的检测技术在各个领域均已取得广泛应用，但在传统陶瓷行业的普及远远不够，仅有的设备也集中在高精度的工程陶瓷之上，针对日用陶瓷的智能检测设备几乎处于空白状态。其中制约计算机视觉技术在日用陶瓷行业推广的一大重要原因是陶瓷表面存在眩光，不易于计算机视觉设备进行图像采集，即陶瓷表面在光线照射下会眩光，覆盖陶瓷表面的细节，直接影响后期处理和精度。因此，如何设计一套针对日用陶瓷缺陷的典型算法，同时能够有效的解决陶瓷眩光问题，具有十分的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效方便、操作简便的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案是：一种防眩光的圆形日用陶瓷器件的贴花出界检测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：利用摄像头获取低光照条件下的原始陶瓷灰度图像，防止陶瓷眩光；第二步：利用同态滤波的传递函数H(u,v)对第一步获取的原始陶瓷灰度图像进行同态滤波，获得对比度明显的增强灰度图像；第三步：利用阈值分割技术对第二步获取的增强灰度图像，进行二值化处理获得二值图像；第四步：利用matlab软件中的函数“bwfill()”对第三步获取的二值图像的最外边界的内部区域进行填充，获得填充图像；第五步：借助图像残差技术对第三步与第四步获取的图像做差，可将第三步获取的增强图像中可能存在花纹出界的第二外边界凸显出来；第六步：再次借助“bwfill()”对第五步获取的第二外边界的内部区域进行填充，并利用边界提取算子可获得第二外边界的轮廓；第七步：提取第六步获得的第二外边界上的点的坐标，确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线、半径残差曲线和半径残差幂指数曲线；第八步：花纹出界的定位与尺寸检测；所述第七步工序中，圆形陶瓷器件圆心的确定步骤为：从第二外边界上面随机选取3个点，并以其行列位置为横纵坐标构造三对坐标点，记为A1(x1,y1)，A2(x2,y2)和A3(x3,y3)，然后利用此三点可确定三角形外心，记为O(xo,yo)，依据外心O到三点(A1，A2，A3)距离相等的特性，同时结合三点坐标可按照如下公式计算外心位置：其中xo和yo为外心的位置坐标，R为三角形外接圆的半径；重复执行n次外心计算实验获得结果记为Oi(xoi,yoi)，由n个外心坐标点构成的数列，记为O＝{Oi|i∈[1,n]}；计算各外心Oi横纵坐标的均值并按均值重新排列数列O中各元素得记为去除中首尾两个外心和并将中间(n-2)个外心的平均值作为最后的圆形陶瓷器件圆心Ofinal(xfin,yfin)，即：所述第七步工序中，绘制半径曲线的步骤为：依次选取外边界上点Ai(xi,yi)，计算其到圆形陶瓷器件圆心Ofinal(xfin,yfin)的距离，记为形成边界点半径距离集，记为L＝{Li|i∈[1,size]}，其中size为边界上点的数量，然后对选取的陶瓷外边界点进行编号，并以边界点的编号为横坐标，相应点到圆形陶瓷器件圆心的距离为纵坐标绘制一条曲线，为半径曲线；所述第七步工序中，绘制半径残差曲线的步骤为：利用下面的公式对半径曲线上每个点的纵坐标进行处理可得半径残差曲线，dif＝{difi|i∈[1,size]}，即：其中leg表示做半径残差的步长，size为边界上点的数量。所述第七步工序中，绘制半径残差的幂指数曲线的步骤为：利用下面的公式对半径残差曲线上每个点的纵坐标进行处理可得半径残差的幂指数曲线，其中difi表示半径残差序列中的元素，上标x表示对半径残差实施x次方。所述第八步工序中，花纹出界的定位与尺寸检测的步骤为：(a)半径残差幂指数曲线difx取数列的最大值，记为max_dif＝max(difx)；(b)查询difx中大于的所有点的横坐标，并构成位置数列，称为尖峰脉冲的位置序列，记为location；(c)贴花出界缺陷的判定和位置定位：进式搜索数列location，并依次计算相邻元素之差，形成数列location_dif。每当location_dif中出现元素值持续较小时，表示尖峰脉冲的点的位置相对集中，即为贴花出界缺陷；如果location_dif中出现多段元素值偏低的区间，则表明存在多个贴花出界缺陷，每个低值区间对应一个贴花出界缺陷；如果location_dif中元素值整体偏高，则判定为无贴花出界缺陷，检测结束；故仅需检测location_dif中差值的大小即可，当判定为贴花出界缺陷后，通过每个差值相对集中区域的点的横坐标，即可定位每个贴花出界缺陷位置；(d)以该贴花出界缺陷位置为中心，沿左右两个方向搜索，直至半径差值为0时停止，此时左右两点被标记为起始点和终止点，两点间的距离记为贴花出界缺陷宽度；(e)起始点和终止点中间最大值与最小值之差即为贴花出界缺陷深度的x次方；(f)将赋值给max_dif，并执行步骤(b)-(e),直至max_dif＝0或是检测无贴花出界缺陷，该检测结束。所述第二步工序中的同态滤波的传递函数：H(u,v)＝(Hh-HL)/(1+(C*D0/D(u,v))2n)+HL，其中，Hh为高频权重，HL为低频权重，D0为截止频率，C为锐化系数，D(u,v)＝((u-u0)2+(v-v0)2)1/2。本专利技术提出了一种防眩光的圆形日用陶瓷贴花出界缺陷检测技术，其创新主要体现在以下三个方面：第一，本专利技术借助同态处理技术有效的解决了陶瓷在光源不均匀条件下造成的眩光问题。首先在较暗环境下获取图像以避免陶瓷表面眩光，由于图像的亮度不足，此步可能导致图像细节不清晰。然后通过同态滤波技术，分离图像的低频和高频成分，然后改变低频和高频成分的权重，以恢复亮度较暗部分的图像细节信息。第二，本专利技术给出了一种图像残差技术以便快速提取可能出现贴花出界的第二外边界区域。第三，本专利技术给出了一种圆形陶瓷器件的贴花出界检测定位技术。通过初步确定的圆形陶瓷器件圆心，可分析圆上各点与圆形陶瓷器件圆心的位置关系。然后借助半径曲线表达各点与圆形陶瓷器件圆心的关系。鉴于陶瓷边界不规则等因素可能导致半径曲线整体变换趋势不稳定、局部毛刺太多的现状，本专利技术后续给出了半径残差曲线以及半径残差幂指数曲线等改进算法。最后，本专利技术给出一套基于半径残差幂指数曲线的圆形陶瓷器件贴花出界缺陷检测算法，并能较准确的分析出缺陷尺寸信息。本专利技术属于交叉学科领域，利用多媒体信号处理技术和计算机视觉技术解决传统行业存在的问题，为日用陶瓷在线检测领域提供了一种高效实用的新方法。附图说明图1为低光照情况下采集的原始图像；图2为同态滤波的传输函数剖面图；图3同态滤波预处理后的增强图像；图4经过阈值分割处理后的二值化图像；图5基于最外层边界的二值图像填充图；图6基于图像残差技术的差值图像；图7基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防眩光的圆形日用陶瓷器件贴花出界检测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：利用摄像头获取低光照条件下的原始陶瓷灰度图像，防止陶瓷眩光；第二步：利用同态滤波的传递函数对第一步获取的原始陶瓷灰度图像进行同态滤波，获得对比度明显的增强灰度图像；第三步：利用阈值分割技术对第二步获取的增强灰度图像，进行二值化处理获得二值图像；第四步：利用matlab软件中的函数“bwfill( )”对第三步获取的二值图像的最外边界的内部区域进行填充，获得填充图像；第五步：借助图像残差技术对第三步与第四步获取的图像做差，可将第三步获取的增强图像中可能存在花纹出界的第二外边界凸显出来；第六步：再次借助“bwfill( )”对第五步获取的第二外边界的内部区域进行填充，并利用边界提取算子可获得第二外边界的轮廓；第七步：提取第六步获得的第二外边界上的点的坐标，确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线、半径残差曲线和半径残差幂指数曲线；第八步：花纹出界的定位与尺寸检测。

【技术特征摘要】
1.一种防眩光的圆形日用陶瓷器件贴花出界检测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：利用摄像头获取低光照条件下的原始陶瓷灰度图像，防止陶瓷眩光；第二步：利用同态滤波的传递函数H(u,v)对第一步获取的原始陶瓷灰度图像进行同态滤波，获得对比度明显的增强灰度图像；第三步：利用阈值分割技术对第二步获取的增强灰度图像，进行二值化处理获得二值图像；第四步：利用matlab软件中的函数“bwfill()”对第三步获取的二值图像的最外边界的内部区域进行填充，获得填充图像；第五步：借助图像残差技术对第三步与第四步获取的图像做差，可将第三步获取的增强图像中可能存在花纹出界的第二外边界凸显出来；第六步：再次借助“bwfill()”对第五步获取的第二外边界的内部区域进行填充，并利用边界提取算子可获得第二外边界的轮廓；第七步：提取第六步获得的第二外边界上的点的坐标，确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线、半径残差曲线和半径残差幂指数曲线；第八步：花纹出界的定位与尺寸检测；所述第七步工序中，绘制半径残差曲线的步骤为：利用下面的公式对半径曲线上每个点的纵坐标进行处理可得半径残差曲线，dif＝{difi|i∈[1,size]}，即：其中leg表示做半径残差的步长，size为边界上点的数量；所述第七步工序中，绘制半径残差幂指数曲线的步骤为：利用下面的公式对半径残差曲线上每个点的纵坐标进行处理可得半径残差的幂指数曲线，difx＝{difix|i∈[1,size]}，其中difix＝(difi)x，difi表示半径残差序列中的元素，上标x表示对半径残差实施x次方；所述第八步工序中，花纹出界的定位与尺寸检测的步骤为：(a)取半径残差幂指数曲线difx数列的最大值，记为max_dif＝max(difx)；(b)查询difx中大于的所有点的横坐标，并构成位置数列，称为尖峰脉冲的位置序列，记为location；(c)贴花出界缺陷的判定和位置定位：歩进式搜索数列location，并依次计算相邻元素之差，形成数列location_dif，每当location_dif中出现元素值持续较小时，表示尖峰脉冲的点的位置相对集中，即为贴花出界缺陷；如果location_dif中出现多段元素值偏低的区间，则表明存在多个贴花出界缺陷，每个低值区间对应一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊祥，彭华仓，张礼标，刘英，胡健，
申请(专利权)人：景德镇陶瓷学院，
类型：发明
国别省市：江西;36