專利名稱：缺陷孔圖像識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種缺陷孔圖像識別方法。
背景技術(shù)：
零件加工過程中，如焊接、鑄造、注塑等所形成的影響零件加工質(zhì)量的表面孔隙， 叫缺陷孔。現(xiàn)有的缺陷孔如焊接表面針孔、鑄造表面氣孔的檢測方法主要還是依賴于人眼 的識別，對人眼無法辨認的或者內(nèi)在的孔隙缺陷，主要有磁粉檢領(lǐng)U、滲透檢領(lǐng)U、超聲檢測以 及渦流檢測等方法，這些方法很操作繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種可在線檢測，精確度高、成本低的缺陷孔圖像識別方 法。 本發(fā)明的缺陷孔圖像識別方法，首先采用灰度圖像處理技術(shù)，根據(jù)缺陷孔圖像的 灰度值特征，即缺陷孔區(qū)域的灰度值與其表面周圍區(qū)域灰度值的存在差別，對缺陷孔進行 初步判斷，并利用Matlab軟件中的regionprops()函數(shù)找出可能的缺陷孔的區(qū)域坐標，然 后運用三維數(shù)字圖像技術(shù)，根據(jù)缺陷孔在三維圖像中的數(shù)據(jù)特征，即缺陷孔區(qū)域在三維坐 標(x，y，z)中的z值與其他區(qū)域的z值的差別，進一步確定缺陷孔的存在，并分別運用二維 和三維數(shù)字圖像處理技術(shù)計算缺陷孔的位置、大小和深度等參數(shù)，實現(xiàn)對缺陷孔識別，達到 在線檢測零件加工表面質(zhì)量的目的。 本發(fā)明的缺陷孔圖像識別方法，所采用的系統(tǒng)包括三維激光掃描儀、報警器、控制 板卡、顯示器和工業(yè)控制計算機，三維激光掃描儀用于獲得被檢測表面的三維數(shù)字圖像信 息，三維激光掃描儀同時接收來自工業(yè)控制計算機的指令，完成采集圖像數(shù)據(jù)的任務(wù)；報警 器通過控制板卡與工業(yè)控制計算機相連，當實施系統(tǒng)檢測到缺陷孔存在時，系統(tǒng)通過控制 板卡上的繼電器接通報警器電路，使報警器發(fā)出報警信號；顯示器從工業(yè)控制計算機中接 受信號，用于顯示缺陷孔的相關(guān)數(shù)據(jù)及圖像信息。 所述的灰度圖像是由三維激光掃描儀獲得的三維圖像信息轉(zhuǎn)換成的灰度圖像。
所述的三維數(shù)字圖像信息中的高度值是指由三維激光掃描儀獲得的三維數(shù)據(jù)圖
像信息(x， y， z)中的z值，其中x， y分別為像素點的坐標值。 所述的三維圖像信息中缺陷孔的高度值是指缺陷孔底部像素點高度值的平均值， 即三維數(shù)據(jù)信息(x，y，z)中的z值平均值Zk，其平均值Zk與缺陷孔表面周圍像素點的高度 值得平均值Zz的差值Dk，其中Zk、 Zz和Dk分別由下式計算得到
— in-l m—1 1 J-l A-l Z—t = —Z z = 了Z ;和Dk = Zz-Zk。 本發(fā)明的缺陷孔圖像識別方法，同時采用二維灰度圖像和三維數(shù)字圖像處理技 術(shù)，即首先利用灰度圖像找出缺陷孔的位置，即中心坐標、缺陷孔區(qū)域像素點的坐標，并計 算缺陷孔的大小如面積、直徑等，然后利用三維數(shù)字圖像信息，通過比較缺陷孔區(qū)域的三維
3信息中的高度值(z值)的差別Dk，該差值是否大于設(shè)定的閥值，進一步判斷缺陷孔的存在 與否。 本發(fā)明的缺陷孔圖像識別方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點 1、缺陷孔監(jiān)測的準確率更高，在二維圖像信息的缺陷孔監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，利用
三維數(shù)字圖像中的信息進行判別，大大提高了判別的精確度； 2、同時采用二維和三維數(shù)字圖像技術(shù)實現(xiàn)缺陷孔的在線檢測，方法科學、合理、精 確； 3、實現(xiàn)了缺陷孔檢測的數(shù)據(jù)與信號的實時顯示與監(jiān)控；
4、所應(yīng)用的設(shè)備簡單可靠，有成本優(yōu)勢。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成框圖；
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)主程序流程圖。
具體實施例方式
—種缺陷孔圖像識別方法，所采用的系統(tǒng)包括三維激光掃描儀1、報警器2、控制 板卡3、顯示器4及工業(yè)控制計算機5，三維激光掃描儀1與工業(yè)控制計算機5相連，三維激 光掃描儀1接受工業(yè)控制計算機5的指令采集被檢測對象的三維數(shù)字圖像信息，并將獲得 的圖像信息傳輸給工業(yè)控制計算機5，報警器2通過控制板卡3與工業(yè)控制計算機5相連， 當系統(tǒng)檢測到缺陷孔存在時，控制板卡3上的繼電器得電，接通報警器2，報警器2發(fā)出報 警，顯示器4與工業(yè)控制計算機5相連，并從工業(yè)控制計算機5中接受信號，用于顯示缺陷 孔的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像信息。 對工業(yè)控制計算機5硬件要求PIII500以上的微型機及其兼容機，至少256M內(nèi) 存，推薦512M，至少2G的硬盤剩余空間，VGA、 SVGA及支持Windows 256色以上的圖形顯示 卡，本實施例采用研華IPC-610，操作系統(tǒng)為Windows XP，軟件開發(fā)平臺為MATLAB 7。
程序存儲在工業(yè)計算機5的硬盤中，其主要作用是(1)對采集的三位數(shù)圖像轉(zhuǎn)換 為二維灰度圖像；(2)在二維灰度圖像中判斷缺陷孔的存在與否；(3)利用缺陷孔區(qū)域的三 維數(shù)字圖像信息計算缺陷孔的深度，如超過設(shè)定的閥值(該值可根據(jù)不同的精度要求進行 設(shè)定，本實施例設(shè)定為2mm)，則最終確定為缺陷孔；(4)顯示輸出缺陷孔的存在的信號(如 本例直接在顯示器幕上設(shè)定的區(qū)域用紅色字體顯示"存在缺陷孔")及其相關(guān)信息(如位 置、大小等)；(5)通過控制板卡的繼電器控制報警器2的報警(接通報警器電路使其發(fā)出 報警信號)。 缺陷孔圖像識別方法，包括以下幾個步驟 1、環(huán)境進入被檢測狀態(tài)時，軟件初始化并開始運行； 2、三維激光掃描儀1按照設(shè)定的圖像采集參數(shù)采集圖像信息，并將圖像信息存入 工業(yè)控制計算機5中； 3、將采集的三維圖像轉(zhuǎn)為二維灰度圖像，即根據(jù)缺陷孔所在區(qū)域的灰度值與其表 面區(qū)域灰度值的差異初步判斷缺陷孔是否存在，并用Matlab軟件中的label2rgb ()函數(shù)對 缺陷孔區(qū)域進行標記；
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4、利用三維數(shù)字圖像信息，計算缺陷孔區(qū)域中的三維圖像信息(X， Y， Z)中的高度 (Z)值的平均值Zk與該缺陷孔區(qū)域周圍的三維圖像中的高度(Z)值的平均值(Zz)的差值 Dk，如果該差別大于設(shè)定的閥值Df(本例設(shè)定為2mm)，則認為是缺陷孔，其中Zk、Zx和Dk分 別由下式計算得到
_ in-l m—1 — "J 乂一l A-l Z—4 = —J] ZZ,. ;Z—z = 了Z刀Z,鄰Dk = Zz_Zk。 5、根據(jù)確定為缺陷孔區(qū)域的二維數(shù)據(jù)圖像信息，計算缺陷孔的中心坐標、面積、直 徑等參數(shù)，根據(jù)確定為缺陷孔區(qū)域的三維數(shù)據(jù)圖像信息，計算缺陷孔的深度，即Dk = Zz_Zk。
6、輸出缺陷孔實時監(jiān)測結(jié)果(報警，并輸出缺陷孔的位置、大小和深度等信息)。
權(quán)利要求
一種缺陷孔圖像識別方法，其特征在于首先采用灰度圖像處理技術(shù)，根據(jù)缺陷孔圖像的灰度值特征，即缺陷孔區(qū)域的灰度值與其表面周圍區(qū)域灰度值的存在差別，對缺陷孔進行初步判斷，并利用Matlab軟件中的regionprops()函數(shù)找出可能的缺陷孔的區(qū)域坐標，然后運用三維數(shù)字圖像技術(shù)，根據(jù)缺陷孔在三維圖像中的數(shù)據(jù)特征，即缺陷孔區(qū)域在三維坐標(x，y，z)中的z值與其他區(qū)域的z值的差別，進一步確定缺陷孔的存在，并分別運用二維和三維數(shù)字圖像處理技術(shù)計算缺陷孔的位置、大小和深度等參數(shù)，實現(xiàn)對缺陷孔識別。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種缺陷孔圖像識別方法，其特征在于所采用的系統(tǒng)包括三 維激光掃描儀(1)、報警器(2)、控制板卡(3)、顯示器(4)及工業(yè)控制計算機(5)，三維激光 掃描儀(1)與工業(yè)控制計算機(5)相連，三維激光掃描儀(1)接受工業(yè)控制計算機(5)的指 令采集被檢測對象的三維數(shù)字圖像信息，并將獲得的圖像信息傳輸給工業(yè)控制計算機(5)， 報警器(2)通過控制板卡(3)與工業(yè)控制計算機(5)相連，當系統(tǒng)檢測到缺陷孔存在時，控 制板卡(3)上的繼電器得電，接通報警器(2)，顯示器()4與工業(yè)控制計算機(5)相連，并從 工業(yè)控制計算機(5)中接受信號，用于顯示缺陷孔的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像信息。
3. 如權(quán)利要求1所述的缺陷孔圖像識別方法，其特征在于包括下面步驟 (I)、環(huán)境進入被檢測狀態(tài)時，軟件初始化并開始運行；(n)、三維激光掃描儀(1)按照設(shè)定的圖像采集參數(shù)采集圖像信息，并將圖像信息存 入工業(yè)控制計算機(5)中；(III) 、將采集的三維圖像轉(zhuǎn)為二維灰度圖像，即根據(jù)缺陷孔所在區(qū)域的灰度值與其表 面區(qū)域灰度值的差異初步判斷缺陷孔是否存在，并用Matlab軟件中的label2rgb()函數(shù)對 缺陷孔區(qū)域進行標記；(IV) 、利用三維數(shù)字圖像信息，計算缺陷孔區(qū)域中的三維圖像信息(X， Y， Z)中的高度 (Z)值的平均值Zk與該缺陷孔區(qū)域周圍的三維圖像中的高度(Z)值的平均值(Zz)的差值 Dk，如果該差別大于設(shè)定的閥值Df，則認為是缺陷孔，其中Zk、 Zz和Dk分別由下式計算得 到<formula>formula see original document page 2</formula>(v)、根據(jù)確定為缺陷孔區(qū)域的二維數(shù)據(jù)圖像信息，計算缺陷孔的中心坐標、面積、直徑等參數(shù)，根據(jù)確定為缺陷孔區(qū)域的三維數(shù)據(jù)圖像信息，計算缺陷孔的深度；(VI)、輸出缺陷孔實時監(jiān)測結(jié)果(報警，并輸出缺陷孔的位置、大小和深度等信息)。
全文摘要
一種缺陷孔圖像識別方法，首先采用灰度圖像處理技術(shù)，根據(jù)缺陷孔圖像的灰度值特征，對缺陷孔進行初步判斷，并找出可能的缺陷孔的區(qū)域坐標，然后運用三維數(shù)字圖像技術(shù)，根據(jù)缺陷孔在三維圖像中的數(shù)據(jù)特征，進一步確定缺陷孔的存在，并計算缺陷孔的位置、大小和深度等參數(shù)。本發(fā)明的缺陷孔圖像識別方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點缺陷孔監(jiān)測的準確率更高，在二維圖像信息的缺陷孔監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，利用三維數(shù)字圖像中的信息進行判別，大大提高了判別的精確度；同時采用二維和三維數(shù)字圖像技術(shù)實現(xiàn)缺陷孔的在線檢測，方法科學、合理、精確；實現(xiàn)了缺陷孔檢測的數(shù)據(jù)與信號的實時顯示與監(jiān)控；所應(yīng)用的設(shè)備簡單可靠，有成本優(yōu)勢。
文檔編號G06K9/00GK101694472SQ20091018630
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者郭厚焜, 郭震 申請人:郭震;