一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼板檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的鋼板缺陷檢測(cè)存在以下弊端:(I)普通光照射下檢測(cè)，檢測(cè)效果不佳；(2)缺乏自動(dòng)缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致缺陷標(biāo)記效率低下；(3)圖像分割閾值選擇困難，鋼板背景分割不夠干凈；(4)缺乏有效的缺陷檢測(cè)機(jī)制。
[0003]為此，本發(fā)明提出了一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)方法，能夠利用高強(qiáng)度照明光源對(duì)待檢測(cè)鋼板進(jìn)行照明，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高效的自動(dòng)缺陷標(biāo)記、鋼板背景分割和鋼板缺陷檢測(cè)，提尚鋼板缺陷檢測(cè)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)方法，采用高強(qiáng)度照明光源對(duì)待檢測(cè)鋼板進(jìn)行照明，搭建流水線的檢測(cè)和標(biāo)記結(jié)構(gòu)，使用自適應(yīng)閾值選擇和差值圖像缺陷定位的模式，同時(shí)，通過EPLD控制電路、高速緩存雙口 RAM、FPGA芯片和所數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)，從整體上提高鋼板缺陷檢測(cè)的精度和效率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)方法，該方法包括:1)提供一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)，所述檢測(cè)平臺(tái)包括高強(qiáng)度照明光源、CCD相機(jī)、缺陷信息獲取設(shè)備和數(shù)字信號(hào)處理器，所述CCD相機(jī)在所述高強(qiáng)度照明光源的照明下對(duì)鋼板進(jìn)行成像，以獲得鋼板圖像，所述缺陷信息獲取設(shè)備與所述CCD相機(jī)連接，用于獲取所述鋼板圖像中的缺陷信息，所述數(shù)字信號(hào)處理器與所述缺陷信息獲取設(shè)備連接，基于所述缺陷信息對(duì)鋼板進(jìn)行處理；2)使用所述檢測(cè)平臺(tái)來進(jìn)行檢測(cè)。
[0006]更具體地，在所述基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)中，還包括:缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)，與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接，用于接收所述數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)送的標(biāo)記信號(hào)，對(duì)相應(yīng)的鋼板進(jìn)行缺陷標(biāo)記；同步機(jī)構(gòu)，與所述缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)和所述缺陷信息獲取設(shè)備連接，用于同步標(biāo)記信號(hào)和存在缺陷信號(hào)；傳送結(jié)構(gòu)，用于逐塊傳送待檢測(cè)的鋼板；移動(dòng)硬盤，用于預(yù)先存儲(chǔ)鋼板灰度閾值范圍和預(yù)設(shè)缺陷閾值，還用于預(yù)先存儲(chǔ)基準(zhǔn)鋼板圖像，所述基準(zhǔn)鋼板圖像為對(duì)基準(zhǔn)鋼板塊進(jìn)行拍攝而獲得的只包括鋼板塊像素的圖像；高速緩存雙口 RAM，設(shè)置在所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器之間；EPLD控制電路，連接所述高速緩存雙口 RAM、所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器，用于控制所述高速緩存雙口RAM、所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器之間的數(shù)據(jù)交互和時(shí)序；供電設(shè)備，包括太陽能供電器件、市電接口、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述市電接口分別連接，根據(jù)市電接口處的市電電壓大小決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；所述高強(qiáng)度照明光源為高頻熒光燈，被設(shè)置在所述傳送結(jié)構(gòu)的正上方；所述CCD相機(jī)采用雙聚焦系統(tǒng)，與所述高強(qiáng)度照明光源一起被設(shè)置在所述傳送結(jié)構(gòu)的正上方；所述缺陷信息獲取設(shè)備包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、閾值選擇子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和缺陷提取子設(shè)備；所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述CCD相機(jī)連接，用于接收所述鋼板圖像，并對(duì)所述鋼板圖像依次執(zhí)行邊緣增強(qiáng)處理、小波濾波處理、圖像膨脹處理、圖像腐蝕處理和灰度化處理，以獲得灰度化圖像；所述閾值選擇子設(shè)備與所述移動(dòng)硬盤和所述圖像預(yù)處理子設(shè)備分別連接，用于依次從所述鋼板灰度閾值范圍中選擇一個(gè)值作為預(yù)選灰度閾值，采用預(yù)選灰度閾值將灰度化圖像劃分為預(yù)選背景區(qū)域和預(yù)選目標(biāo)區(qū)域，計(jì)算預(yù)選背景區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為背景面積比，計(jì)算預(yù)選背景區(qū)域的像素平均灰度值作為背景平均灰度值，計(jì)算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為目標(biāo)面積比，計(jì)算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域的像素平均灰度值作為目標(biāo)平均灰度值，將背景平均灰度值減去灰度化圖像的總平均灰度值，獲得的差的平方乘以背景面積比以獲得第一乘積，將目標(biāo)平均灰度值減去灰度化圖像的總平均灰度值，獲得的差的平方乘以目標(biāo)面積比以獲得第二乘積，將第一乘積和第二乘積相加以獲得和值，選擇和值最大的預(yù)選灰度閾值作為目標(biāo)灰度閾值；所述目標(biāo)分割子設(shè)備與所述閾值選擇子設(shè)備連接，用于采用目標(biāo)灰度閾值將灰度化圖像劃分為背景圖像和目標(biāo)圖像；所述缺陷提取子設(shè)備與所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述移動(dòng)硬盤分別連接，計(jì)算目標(biāo)圖像中所有像素的灰度值總和以作為第一灰度值總和，計(jì)算基準(zhǔn)鋼板圖像中所有像素的灰度值總和以作為第二灰度值總和，將第一灰度值總和減去第二灰度值總和所獲得的差值的絕對(duì)值作為缺陷參考值，當(dāng)缺陷參考值大于預(yù)設(shè)缺陷閾值時(shí)，判斷鋼板存在缺陷并輸出存在缺陷信號(hào)，當(dāng)缺陷參考值小于等于預(yù)設(shè)缺陷閾值時(shí)，判斷鋼板不存在缺陷并輸出不存在缺陷信號(hào)；所述數(shù)字信號(hào)處理器與所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)分別連接，用于在接收到所述存在缺陷信號(hào)時(shí)，發(fā)出標(biāo)記信號(hào)以控制所述缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)對(duì)相應(yīng)的鋼板進(jìn)行缺陷標(biāo)記；其中，所述圖像預(yù)處理子設(shè)備、所述閾值選擇子設(shè)備、所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述缺陷提取子設(shè)備分別采用不同型號(hào)的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0007]更具體地，在所述基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)中，所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:顯示設(shè)備，與所述目標(biāo)分割子設(shè)備連接，用于實(shí)時(shí)顯示所述目標(biāo)分割子設(shè)備輸出的目標(biāo)圖像。
[0008]更具體地，在所述基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)中:所述顯示設(shè)備為液晶顯示屏。
[0009]更具體地，在所述基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)中:所述CCD相機(jī)包括線陣C⑶攝像頭。
[0010]更具體地，在所述基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)中:所述圖像預(yù)處理子設(shè)備、所述閾值選擇子設(shè)備、所述目標(biāo)分割子設(shè)備和所述缺陷提取子設(shè)備被集成在一塊集成電路板上。
【附圖說明】
[0011]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0013]附圖標(biāo)記:1高強(qiáng)度照明光源；2C⑶相機(jī)；3缺陷信息獲取設(shè)備；4數(shù)字信號(hào)處理器
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]鋼板是建筑領(lǐng)域的常規(guī)材料，其質(zhì)量好壞直接決定了建筑成品的可靠性。為了對(duì)自己剛成品的鋼板進(jìn)行有效檢測(cè)，各個(gè)鋼板生產(chǎn)廠商一般采用普通的可見光對(duì)待檢測(cè)鋼板進(jìn)行檢測(cè)，目前采用的基于圖像處理的鋼板缺陷檢測(cè)方案精度都不甚理想。
[0016]為了克服上述不足，本發(fā)明搭建了一種基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)，采用高強(qiáng)度照明光源對(duì)待檢測(cè)鋼板進(jìn)行照明，針對(duì)鋼板和鋼板缺陷的外觀特征，引入了各種圖像處理設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的圖像處理，從而解決上述問題。
[0017]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)方框圖，所述檢測(cè)平臺(tái)包括高強(qiáng)度照明光源、CCD相機(jī)、缺陷信息獲取設(shè)備和數(shù)字信號(hào)處理器，所述CCD相機(jī)在所述高強(qiáng)度照明光源的照明下對(duì)鋼板進(jìn)行成像，以獲得鋼板圖像，所述缺陷信息獲取設(shè)備與所述CCD相機(jī)連接，用于獲取所述鋼板圖像中的缺陷信息，所述數(shù)字信號(hào)處理器與所述缺陷信息獲取設(shè)備連接，基于所述缺陷信息對(duì)鋼板進(jìn)行處理。
[0018]接著，繼續(xù)對(duì)本發(fā)明的基于高強(qiáng)度照明的鋼板缺陷檢測(cè)平臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0019]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)，與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接，用于接收所述數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)送的標(biāo)記信號(hào)，對(duì)相應(yīng)的鋼板進(jìn)行缺陷標(biāo)記。
[0020]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:同步機(jī)構(gòu)，與所述缺陷標(biāo)記機(jī)構(gòu)和所述缺陷信息獲取設(shè)備連接，用于同步標(biāo)記信號(hào)和存在缺陷信號(hào)。
[0021]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:傳送結(jié)構(gòu)，用于逐塊傳送待檢測(cè)的鋼板。
[0022]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:移動(dòng)硬盤，用于預(yù)先存儲(chǔ)鋼板灰度閾值范圍和預(yù)設(shè)缺陷閾值，還用于預(yù)先存儲(chǔ)基準(zhǔn)鋼板圖像，所述基準(zhǔn)鋼板圖像為對(duì)基準(zhǔn)鋼板塊進(jìn)行拍攝而獲得的只包括鋼板塊像素的圖像。
[0023]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:高速緩存雙口 RAM，設(shè)置在所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器之間。
[0024]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:EPLD控制電路，連接所述高速緩存雙口 RAM、所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器，用于控制所述高速緩存雙口 RAM、所述缺陷信息獲取設(shè)備和所述數(shù)字信號(hào)處理器之間的數(shù)據(jù)交互和時(shí)序。
[0025]所述檢測(cè)平臺(tái)還包括:供電設(shè)備，包括太陽能供電器件、市電接口、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述市電接口分別連接，根據(jù)市電接口處的市電電壓大小決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓。
[0026]所述高強(qiáng)度照明光源為高頻熒光燈，被設(shè)置在所述傳送結(jié)構(gòu)的正上方。
[0027]所述CCD相機(jī)采用雙聚焦系統(tǒng)，與所述高強(qiáng)度照明光源一起被設(shè)置在所述傳送結(jié)構(gòu)的正上方。
[0028]所述缺陷信息獲取設(shè)備包括圖像預(yù)處理子設(shè)備、閾值選擇子設(shè)備、目標(biāo)分割子設(shè)備和缺陷提取子設(shè)備。
[0029]所述圖像預(yù)處理子設(shè)備與所述CCD相機(jī)連接，用于接收所述鋼板圖像，并對(duì)所述鋼板圖像依次執(zhí)行邊緣增強(qiáng)處理、小波濾波處理、圖像膨脹處理、圖像腐蝕處理和灰度化處理，以獲得灰度化圖像。
[0030]所述閾值選擇子設(shè)備與所述移動(dòng)硬盤和所述圖像預(yù)處理子設(shè)備分別連接，用于依次從所述鋼板灰度閾值范圍中選擇一個(gè)值作為預(yù)選灰度閾值，采用預(yù)選灰度閾值將灰度化圖像劃分為預(yù)選背景區(qū)域和預(yù)選目標(biāo)區(qū)域，計(jì)算預(yù)選背景區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為背景面積比，計(jì)算預(yù)選背景區(qū)域的像素平均灰度值作為背景平均灰度值，計(jì)算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域占據(jù)灰度化圖像的面積比例作為目標(biāo)面積比，計(jì)算預(yù)選目標(biāo)區(qū)域的像素平均灰度值作為目標(biāo)平均灰度值，將背景平均灰度值減去灰度化圖像的總平均灰度值，獲得的差的平方乘以背景面積比以獲得第一乘積，將目標(biāo)平均灰度值減去灰度化圖像的總平均灰度值，獲得的差的平方乘以目標(biāo)面積比以獲得第二乘積，將第一乘積和第二乘積相加以獲得和值，選擇和值最大的預(yù)選灰度閾值作為目標(biāo)灰度閾值