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原文传递基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测系统及检测方法

专利名称：	基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测系统及检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测系统及检测方法。系统包括图像采集设备和计算机。图像采集设备包括CCD相机及光源，连接到计算机。计算机包括软件客户端、图像处理模块、检测模块。软件客户端可实现零件表面缺陷在线检测的控制、检测和显示功能，软件客户端连接图像处理模块；检测模块连接到图像处理模块。本系统通过对零件的索贝尔特征图计算Hu矩值并进行相似度匹配完成零件表面缺陷检测。图像采集设备拍摄零件图像，图像处理模块对图像进行预处理、分割和提取特征，检测模块通过Hu矩值计算相似度并输出判定结果。该系统结构简单，适用于工业检测领域的零件缺陷检测场景，能实时在线进行高精度零件表面缺陷检测工作。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中国科学院上海技术物理研究所
发明人：	雷林建;向玉开;孙胜利;陈福春
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910182299.X
公开号：	CN109946304A
代理机构：	上海沪慧律师事务所
代理人：	郭英
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200083 上海市虹口区玉田路500号
主权项：	1.一种基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测系统，包括图像采集设备和计算机，其特征在于：所述的图像采集设备包括CCD相机及光源；由图像采集设备采集到的图像传入计算机；经过计算机处理并检测后输出判定结果；所述的计算机包括软件客户端、图像处理模块和检测模块，软件客户端连接到图像处理模块，并与图像采集设备(1)CCD相机相连，图像处理模块连接到检测模块，图像采集设备用以拍摄获取零件的原始图像，计算机软件客户端通过窗口界面展示原始拍摄图像和零件特征图像以及零件是否有表面缺陷；图像处理模块完成图像预处理、图像分割、特征提取；检测模块完成零件缺陷检测功能，判定是否有表面缺陷，并输出判定结果。 2.一种基于权利要求1所述的基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测系统的检测方法，其特征在于：所述的检测方法对原始图像进行预处理，对图像进行自适应旋转分割，提取出图像的索贝尔特征，通过基于Hu矩的相似度匹配算法，将待检测零件索贝尔特征图像与正常零件索贝尔特征图像进行相似度匹配，通过相似度大小判断待检测零件是否有表面缺陷，实现并行在线检测多个零件表面缺陷的功能；所述的基于特征匹配的零件表面缺陷在线检测方法通过以下步骤实现检测： 1)首先由计算机软件客户端启动系统，打开CCD相机拍摄零件图像，图像传入计算机并保存以便后续的图像处理和检测； 2)首次启动系统时，需要拍摄一次正常零件的图像并进行图像处理，将正常零件放于摄像头视场内，进行第一次拍摄，拍摄后的图像将作为模版保存在图库中。若图库中已经存有模版则可省略此步骤； 3)检测零件表面缺陷时，通过软件客户端按键对摄像头视场内的零件进行拍摄和检测，并且在软件客户端窗口界面上分别同时显示视场中每个零件的索贝尔特征图像，并在每幅图像下方显示相似度(范围：0～1)和此零件是否有表面缺陷的字样结果； 4)图像预处理：将由CCD相机拍摄到的待检测零件图像进行预处理。先对原始图像进行灰度转换，之后对灰度图像进行高斯平滑滤波处理以克服噪声干扰； 5)图像分割：将灰度图像转成LAB格式，用显著性检测方法将待检测零件图像中的所有零件分割成单个零件图像，通过自适应旋转分割算法将单个零件图像旋转校正，并保存在分割集中； 6)特征提取：通过提取图像中零件的索贝尔特征，得到待检测零件的索贝尔纹理特征图，这些特征图用于和模板特征图像进行相似度匹配； 7)计算机检测模块对图像处理模块得到的待检测零件的纹理特征图进行相似度匹配算法，其特征在于，计算待检测零件的索贝尔纹理特征图的Hu矩特征值，通过将待检测零件的特征值与模板零件特征值进行归一化对比，求得相似度，从而判断待检测零件是否有表面缺陷；检测算法中的Hu矩共有7个矩，本相似度匹配算法采用了Hu矩中的前两个矩进行表面缺陷检测，分别为： M1＝η20+η02 M2＝(η20-η02)2+4η112 其中，Mi为i阶Hu矩，i为自然数，ηmn为(m+n)阶归一化中心矩，m，n分别为图像像素点横纵坐标的次数。
所属类别：	发明专利