一种钢管端面缺陷提取识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种钢管端面缺陷提取识别的方法，包括以下步骤：(1)采用合理的相机光源搭建方式，利用固定阈值先分割出钢管倒角部分的二值图；(2)运用最小二乘法拟合钢管端面的倒角内外径，以判断钢管端面的倒角是否倒偏；(3)根据步骤2中拟合的倒角内外径参数创建掩膜图像；(4)根据步骤3中获得的掩膜图像与原始图像进行与操作，获得仅含端平面不含倒角的图像；(5)根据步骤4中所得到的图像利用OTSU算法分割端平面图像，得到缺陷区域的二值图像。(6)通过计算缺陷区域的特征参数并利用支持向量机的方法达到训练识别缺陷类型的目的。本发明专利技术运行效率高，稳定性强，且试用性广，对于大多数钢管类型或环形产品的端面缺陷可采用本方法。

【技术实现步骤摘要】
一种钢管端面缺陷提取识别的方法
本专利技术涉及钢管生产
，特别是涉及一种钢管端面缺陷提取识别方法。
技术介绍
随着钢铁企业加工技术的不断提高，对钢管端面质量要求也不断提高。钢管端面质量的好坏将直接影响到产品的性能与质量，进而可能影响到后续工序的装配等问题。但是在生产钢管的过程中，由于现场环境、设备等原因，钢管端面会出现擦伤、崩边、划痕、凹坑等缺陷。因此，在钢管出厂前必须对其进行高效、准确的端面缺陷检测。目前绝大多数钢管生产企业对端面都采用人工检测缺陷，检测结果的好坏在很大程度上受到人为因素的影响，并且检测的效率低、速度慢，还会出现错检、漏检的情况。因此很有必要设计出一种基于机器视觉的钢管端面缺陷提取、检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于机器视觉的钢管端面缺陷提取识别方法，克服现有技术中的人工检测容易出错且效率低的不足，本专利技术很好的实现了对钢管端面各种缺陷的提取检测，包括钢管倒角内外径是否倒偏，以及端面擦伤、崩坏、划痕、凹坑等缺陷区域的提取识别。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种钢管端面缺陷提取识别方法，包括以下步骤：采用合理的相机光源搭建方式，利用固定阈值先分割出钢管倒角部分的二值图。运用最小二乘法拟合钢管端面的倒角内外径，以判断钢管端面的倒角是否倒偏。根据步骤(2)中拟合的倒角内外径参数创建掩膜图像。根据步骤(3)中获得的掩膜图像与原始图像进行与操作，获得仅含端平面不含倒角的图像。根据步骤(4)中所得到的图像利用OTSU算法分割端平面图像，得到缺陷区域的二值图像。根据步骤(5)中得到的缺陷区域的二值图像，计算其相应的特征参数值。优选地，利用低角度环形蓝色光源对钢管端面进行采集，且钢管端面距离光源底部大约10mm，这样采集的图像可以是钢管端面明显呈现出3个区域。采用7×7邻域窗口的中值滤波对图像进行图像滤波处理后利用固定阈值的方法先提取出端面的倒角的区域。优选地，采用最小二乘法对倒角的区域的内外径圆进行拟合，得到4个倒角轮廓圆的相关参数。得到的参数分别为四个拟合圆的圆心O1、O2、O3、O4的坐标，和四个拟合圆的半径R1、R2、R3、R4。其中圆3的圆心坐标O3(A0，B0)。优选地，利用拟合到的圆的参数，构建掩膜图M(x，y)。掩膜图像为钢管端面中包含的圆环的区域。其中δ是为了避免在创建掩膜图像时受到内外倒角边缘计算误差带来的影响而设的一个矫正值，本案例中，δ取为10。优选地，将掩膜图像与原始图像进行逻辑与操作，操作后的图像在掩膜区域和原始图像区域重合的部分保持不变，而掩膜以外的部分，则像素全部置为背景，即像素灰度值变为0。优选地，由于端面的缺陷区域的灰度值并没有倒角区域的灰度值那么稳定，即缺陷区域的灰度值会因为不同位置或不同类型的缺陷二不同，因此不能用简单的固定阈值的阈值分割法，需要采用OTSU法的自适应阈值分割法。为了排除缺陷边缘的小噪声或者钢管端面本身存在的没有被消除的噪声，对分割后的缺陷进行基于面积大小阈值的剔除法，将小于像素面积130的离散缺陷剔除掉，最后得到的缺陷即为后续需要分类识别的缺陷。优选的，选择的特征参数由缺陷区域的面积、周长、占空比、长宽比、圆形度和7个Hu不变矩所组成。优选地，对钢管的端面缺陷提取，主要分为倒角是否倒偏和端面缺陷区域的提取，因此采用了二次阈值分割分级处理。本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：本专利技术首先解决了人工检测钢管端面缺陷产生的效率低、速度慢、误检、漏检等问题，其次本专利技术运行效率高，稳定性强，且试用性广，对于大多数钢管类型或者环形产品的端面缺陷可采用本专利技术方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为图像采集平台搭建示意图。图2为钢管端面原始图。图3为钢管端面倒角部分分割出的二值图。图4为钢管端面内外倒角圆拟合图。图5为构建的掩膜图像。图6为逻辑与操作图。图7为缺陷提取的最终图。图8擦伤缺陷产品识别效果图图9为该算法流程图。图中，1-相机、2-镜头、3-光源、4-厚壁钢管、5-计算机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于机器视觉的钢管端面缺陷提取识别方法，克服现有技术中的人工检测容易出错且效率低的不足，本专利技术很好的实现了对钢管端面各种缺陷的提取检测，包括钢管倒角内外径是否倒偏，以及端面擦伤、崩坏、划痕、凹坑等缺陷区域的提取识别。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本实施例提供一种钢管端面缺陷提取识别方法，主要通过以下步骤来实现对端面缺陷提取的目标：采用合理的相机光源搭建方式，利用固定阈值先分割出钢管倒角部分的二值图。运用最小二乘法拟合钢管端面的倒角内外径，以判断钢管端面的倒角是否倒偏。根据步骤(2)中拟合的倒角内外径参数创建掩膜图像。根据步骤(3)中获得的掩膜图像与原始图像进行与操作，获得仅含端平面不含倒角的图像。根据步骤(4)中所得到的图像利用OTSU算法分割端平面图像，得到缺陷区域的二值图像。将提取的缺陷图像进行特征描述，即计算相关的描述算子。对提取的特征进行训练，并对新的产品进行分类识别。进一步，所述步骤(1)中，在对钢管端面图像采集时，采用低角度环形蓝色光源，钢管端部平面距离环形光源底平面大约10mm，相机光源搭建可如图1所示。经工业相机采集到的钢管端面的图像f(x，y)主要由三部分组成：倒角内外径部分，在8位单通道灰度图像中灰度值趋于255，即白色；钢管端平面背景区域，趋于黑色；钢管端面上的缺陷区域，趋于白色，且与内外径倒角区域的灰度值有所区别。采集到的原始图如图2所示，并对其采用7×7邻域窗口的中值滤波对图像进行图像滤波处理，得到滤波后的钢管端面图像。由图示2可看出，钢管端面的内外径倒角部分的灰度值明显大于背景区域和缺陷区域，因此，采用固定阈值的阈值分割法先分割出内外径部分。本案例采用的阈值为190，即灰度小于190的像素全部置为0，而大于190的像素全部置为1，进而将倒角内外径部分单独从整个端面部分分割出来，结果如图3所示。进一步，所述步骤(2)中，分割出的内外径部分主要由四个圆组成，其圆心分别为O1、O2、O3、O4。对分割出的内外径二值图像运用最小二乘法，拟合出内外径包含的四个圆的参数，包括四个圆的圆心坐标及四个圆的半径R1、R2、R3、R4。分别计算O1与O2之间的距离|O1O2|和O3与O4之间的距离|O3O4|，设定一判决评定值σ，根据以下公式来判断倒角是否倒偏：|O3O4|＞σ，内倒角倒偏对应的，内外径拟合图如图4所示。进一步，所述步骤(3)中，根据步骤(2)中拟合求得的四个圆的参数，构建掩膜图像M(x，y)。具体如下，由前述步骤计算得到圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢管端面缺陷提取识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用合理的相机光源搭建方式，利用固定阈值先分割出钢管倒角部分的二值图；(2)运用最小二乘法拟合钢管端面的倒角内外径，以判断钢管端面的倒角是否倒偏；(3)根据步骤(2)中拟合的倒角内外径参数创建掩膜图像；(4)根据步骤(3)中获得的掩膜图像与原始图像进行与操作，获得仅含端平面不含倒角的图像；(5)根据步骤(4)中所得到的图像利用OTSU算法分割端平面图像，得到缺陷区域的二值图像；(6)计算缺陷区域二值图像的特征参数，其中特征参数包括面积、周长、占空比、长宽比、圆形度和7个Hu不变矩，并运用支持向量机对其进行训练识别。

【技术特征摘要】
1.一种钢管端面缺陷提取识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用合理的相机光源搭建方式，利用固定阈值先分割出钢管倒角部分的二值图；(2)运用最小二乘法拟合钢管端面的倒角内外径，以判断钢管端面的倒角是否倒偏；(3)根据步骤(2)中拟合的倒角内外径参数创建掩膜图像；(4)根据步骤(3)中获得的掩膜图像与原始图像进行与操作，获得仅含端平面不含倒角的图像；(5)根据步骤(4)中所得到的图像利用OTSU算法分割端平面图像，得到缺陷区域的二值图像；(6)计算缺陷区域二值图像的特征参数，其中特征参数包括面积、周长、占空比、长宽比、圆形度和7个Hu不变矩，并运用支持向量机对其进行训练识别。2.根据权利要求1所述钢管端面缺陷提取识别的方法，所述的步骤中，其特征在于：利用低角度环形蓝色光源对钢管端面进行采集，且钢管端面距离光源底部大约10mm，这样采集的图像可以是钢管端面明显呈现出3个区域，采用7×7邻域窗口的中值滤波对图像进行图像滤波处理后利用固定阈值的方法先提取出端面的倒角的区域。3.根据权利要求1所述的钢管端面缺陷提取识别的方法，所述的步骤中，其特征在于：采用最小二乘法对倒角的区域的内外径圆进行拟合，得到4个倒角轮廓圆的相关参数，得到的参数分别为四个拟合圆的圆心O1、O2、O3、O4的坐标，和四个拟合圆的半径R1、R2、R3、R4，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柯赛，黄雄，吴瀚镔，黎俊超，蒋梁中，
申请(专利权)人：广州霞光技研有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44