一种基于图像处理的材料表面检测方法技术

本发明专利技术涉及激光检测技术领域，特别是涉及一种基于图像处理的材料表面检测方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的材料表面检测方法、装置和系统


[0001]本专利技术涉及激光检测
，特别是涉及一种基于图像处理的材料表面检测方法
、
装置和系统
。

技术介绍

[0002]材料表面缺陷检测是指对材料表面进行检查和评估，以发现和识别各种缺陷，如划痕
、
裂纹
、
凹陷等
。
这种检测是为了确保材料的质量和性能达到特定的标准
。
材料表面缺陷检测有多种方法，其中，激光检测是一种常见的材料表面缺陷检测方法
。
[0003]目前的激光检测采用先整体检测材料表面，找到缺陷所在的大致位置，再检测精度重复进行检测，最终确定缺陷所在位置以及缺陷状态
。
[0004]这种方法得到的是缺陷所在的位置以及状态等信息，无法直观的呈现被检测材料缺陷所在位置的表面状态
。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于图像处理的材料表面检测方法
、
装置和系统
。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的，一种基于图像处理的材料表面检测方法，所述基于图像处理的材料表面检测方法包括：控制激光检测头在材料的上方移动，确定材料表面上所有的检测点到激光接收面的距离；根据激光检测头的工作范围建立三维坐标系，确定每个检测点的三维坐标，将相邻的检测点两两相连，得到若干个由三个检测点构成的三角面；根据三角面的外心点的竖坐标和可见光波长范围建立竖坐标与波长的对应关系，根据竖坐标与波长的对应关系对每个三角面进行颜色渲染，得到材料表面的彩色三维图；根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域；对于每个第一目标区域，过第一目标区域的中心做垂直于
XOY
平面且平行于
XOZ
平面和
/
或
YOZ
平面的截面；将截面经过的三角面记为目标三角面，根据目标三角面的外心点的坐标生成二维折线图；从二维折线图中筛选出第一目标点；根据第一目标点对目标三角面的外心点进行直线拟合得到缺陷范围；在二维折线图中标记缺陷范围，并根据缺陷范围选中对应的彩色三维图进行显示；其中，激光检测头的发射点做水平移动，移动的平面与激光接收面同处一个平面
。
[0007]在其中一个实施例中，本专利技术提供了一种基于图像处理的材料表面检测装置，所述基于图像处理的材料表面检测装置包括：
检测点测距模块，用于控制激光检测头在材料的上方移动，确定材料表面上所有的检测点到激光接收面的距离；三维绘面模块，用于根据激光检测头的工作范围建立三维坐标系，确定每个检测点的三维坐标，将相邻的检测点两两相连，得到若干个由三个检测点构成的三角面；颜色渲染模块，用于根据三角面的外心点的竖坐标和可见光波长范围建立竖坐标与波长的对应关系，根据竖坐标与波长的对应关系对每个三角面进行颜色渲染，得到材料表面的彩色三维图；区域识别模块，用于根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域；生成截面模块，用于对于每个第一目标区域，过第一目标区域的中心做垂直于
XOY
平面且平行于
XOZ
平面和
/
或
YOZ
平面的截面；生成折线图模块，用于将截面经过的三角面记为目标三角面，根据目标三角面的外心点的坐标生成二维折线图；筛选目标点模块，用于从二维折线图中筛选出第一目标点；确定缺陷范围模块，用于根据第一目标点对目标三角面的外心点进行直线拟合得到缺陷范围；结果显示模块，用于在二维折线图中标记缺陷范围，并根据缺陷范围选中对应的彩色三维图进行显示；其中，激光检测头的发射点做水平移动，移动的平面与激光接收面同处一个平面
。
[0008]在其中一个实施例中，本专利技术提供了一种基于图像处理的材料表面检测系统，所述基于图像处理的材料表面检测系统包括激光检测设备
、
放置平台以及计算机设备；所述激光检测设备与所述计算机设备相连，用于发射激光，接收反射的激光；所述放置平台用于放置材料；所述计算机设备用于执行上述的基于图像处理的材料表面检测方法的步骤
。
[0009]本专利技术实施例提供的基于图像处理的材料表面检测方法通过激光检测头对材料表面的检测，在三维坐标系中得到材料表面的彩色三维图；根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域；对于每个第一目标区域，做截面得到目标三角面，根据目标三角面的外心点的坐标生成二维折线图；从二维折线图中筛选出第一目标点，根据第一目标点对目标三角面的外心点进行直线拟合得到缺陷范围；在二维折线图中标记缺陷范围，并根据缺陷范围选中对应的彩色三维图进行显示
。
这样做可以从缺陷区域截面的视角通过二维折线图的方式呈现到缺陷的范围，同时显示缺陷区域表面的彩色三维图，更加直观的呈现被检测材料缺陷所在位置的表面状态
。
附图说明
[0010]图1为一个实施例中一种基于图像处理的材料表面检测方法的流程图；图2为一个实施例中一种基于图像处理的材料表面检测方法的结果展示图1；图3为一个实施例中一种基于图像处理的材料表面检测方法的结果展示图2；图4为一个实施例中激光与检测点的示意图；图5为一个实施例中一种基于图像处理的材料表面检测装置的结构框图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构框图
。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术
。
[0012]可以理解，本专利技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制
。
这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分
。
举例来说，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以将第一
xx
脚本称为第二
xx
脚本，且类似地，可将第二
xx
脚本称为第一
xx
脚本
。
[0013]如图1所示，在一个实施例中，提出了一种基于图像处理的材料表面检测方法，具体可以包括以下步骤：控制激光检测头在材料的上方移动，确定材料表面上所有的检测点到激光接收面的距离；根据激光检测头的工作范围建立三维坐标系，确定每个检测点的三维坐标，将相邻的检测点两两相连，得到若干个由三个检测点构成的三角面；根据三角面的外心点的竖坐标和可见光波长范围建立竖坐标与波长的对应关系，根据竖坐标与波长的对应关系对每个三角面进行颜色渲染，得到材料表面的彩色三维图；根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域；对于每个第一目标区域，过第一目标区域的中心做垂直于
XOY
平面且平行于
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述基于图像处理的材料表面检测方法包括：控制激光检测头在材料的上方移动，确定材料表面上所有的检测点到激光接收面的距离；根据激光检测头的工作范围建立三维坐标系，确定每个检测点的三维坐标，将相邻的检测点两两相连，得到若干个由三个检测点构成的三角面；根据三角面的外心点的竖坐标和可见光波长范围建立竖坐标与波长的对应关系，根据竖坐标与波长的对应关系对每个三角面进行颜色渲染，得到材料表面的彩色三维图；根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域；对于每个第一目标区域，过第一目标区域的中心做垂直于
XOY
平面且平行于
XOZ
平面和
/
或
YOZ
平面的截面；将截面经过的三角面记为目标三角面，根据目标三角面的外心点的坐标生成二维折线图；从二维折线图中筛选出第一目标点；根据第一目标点对目标三角面的外心点进行直线拟合得到缺陷范围；在二维折线图中标记缺陷范围，并根据缺陷范围选中对应的彩色三维图进行显示；其中，激光检测头的发射点做水平移动，移动的平面与激光接收面同处一个平面
。2.
根据权利要求1所述的基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述控制激光检测头在材料的上方移动，确定材料表面上所有的检测点到激光接收面的距离，包括：
S201
，控制激光检测头在材料的上方沿第一预设方向做匀速直线运动；
S202
，在激光检测头移动的过程中，控制激光检测头以固定角度从发射点以预设周期发射激光；
S203
，当激光检测头到达放置平台一侧的末端位置时，控制激光检测头沿第二预设方向移动一个最小单位距离；
S204
，控制激光检测头沿第一预设方向做反向匀速直线运动；
S205
，当激光检测头到达放置平台另一侧的末端位置时，控制激光检测头沿第二预设方向的方向移动一个最小单位距离；
S206
，重复
S202
‑
S205
直到激光检测头完成对材料表面的扫描，得到若干个在材料表面的检测点；
S207
，对于每个检测点，确定该检测点的反射接收点，确定反射接收点与发射点的距离
d
；
S208
，由得到该检测点到激光接收面的距离
L
；其中，
a
是激光与激光接收面的夹角
。3.
根据权利要求1所述的基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述根据三角面的外心点的竖坐标和可见光波长范围建立竖坐标与波长的对应关系，根据竖坐标与波长的对应关系对每个三角面进行颜色渲染，包括：确定所有三角面的外心点，得到所有三角面的外心点的竖坐标；由所有三角面的外心点的竖坐标得到一个数值范围；
将数值范围和可见光波长范围相对应，建立竖坐标与波长的对应关系；对于每个三角面，根据竖坐标与波长的对应关系确定该三角面对应的可见光波长并进行颜色渲染
。4.
根据权利要求1所述的基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述根据可见光波长范围对彩色三维图进行图像识别，得到若干个第一目标区域，包括：根据预设区间长度将可见光波长范围划分若干个长度相等的波长区间；将每个波长区间的颜色范围作为每个波长区间的容差范围；对于每个波长区间，使用该波长区间的容差范围对彩色三维图进行图像识别，得到该波长区间所有的连通域；对于每个连通域，判断该连通域的面积是否大于预设面积，若是，则在彩色三维图中移除该连通域，若否，则该连通域记为第一目标区域
。5.
根据权利要求1所述的基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述将截面经过的三角面记为目标三角面，根据目标三角面的外心点的坐标生成二维折线图包括：对于垂直于
XOY
平面且平行于
XOZ
平面的截面：以三维坐标系
X
轴为二维坐标系的
x
轴，以三维坐标系的
Z
轴为二维坐标系的
y
轴，建立二维坐标系；将截面经过的三角面记为目标三角面；将目标三角面的外心点在三维坐标系中的横坐标作为该外心点在二维坐标系的横坐标，将截面经过的三角面的外心点在三维坐标系中的竖坐标作为该外心点在二维坐标系的纵坐标；根据二维坐标系的
x
轴的正方向按次序将相邻的两个外心点连接，生成二维折线图；对于垂直于
XOY
平面且平行于
YOZ
平面的截面：以三维坐标系
Y
轴为二维坐标系的
x
轴，以三维坐标系的
Z
轴为二维坐标系的
y
轴，建立二维坐标系；将截面经过的三角面记为目标三角面；将目标三角面的外心点在三维坐标系中的纵坐标作为该外心点在二维坐标系的横坐标，将截面经过的三角面的外心点在三维坐标系中的竖坐标作为该外心点在二维坐标系的纵坐标；根据二维坐标系的
x
轴的正方向按次序将相邻的两个外心点连接，生成二维折线图
。6.
根据权利要求1所述的基于图像处理的材料表面检测方法，其特征在于，所述从二维折线图中筛选出第一目标点，包括：
S301
，从二维折线图
x
轴的选定方向的起始点按次序选取
n
个外心点；

【专利技术属性】
技术研发人员：曾霞文，曾涛，徐溧泽，何梅，
申请(专利权)人：深圳市蓝钛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：