專利名稱：缺陷孔圖像識別方法
技術領域：
本發明涉及一種缺陷孔圖像識別方法。
背景技術：
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量的表面孔隙， 叫缺陷孔。現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在的孔隙缺陷，主要有磁粉檢領U、滲透檢領U、超聲檢測以 及渦流檢測等方法，這些方法很操作繁瑣。
發明內容
本發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。 本發明的缺陷孔圖像識別方法，首先采用灰度圖像處理技術，根據缺陷孔圖像的 灰度值特征，即缺陷孔區域的灰度值與其表面周圍區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()函數找出可能的缺陷孔的區域坐標，然 后運用三維數字圖像技術，根據缺陷孔在三維圖像中的數據特征，即缺陷孔區域在三維坐 標(x，y，z)中的z值與其他區域的z值的差別，進一步確定缺陷孔的存在，并分別運用二維 和三維數字圖像處理技術計算缺陷孔的位置、大小和深度等參數，實現對缺陷孔識別，達到 在線檢測零件加工表面質量的目的。 本發明的缺陷孔圖像識別方法，所采用的系統包括三維激光掃描儀、報警器、控制 板卡、顯示器和工業控制計算機，三維激光掃描儀用于獲得被檢測表面的三維數字圖像信 息，三維激光掃描儀同時接收來自工業控制計算機的指令，完成采集圖像數據的任務；報警 器通過控制板卡與工業控制計算機相連，當實施系統檢測到缺陷孔存在時，系統通過控制 板卡上的繼電器接通報警器電路，使報警器發出報警信號；顯示器從工業控制計算機中接 受信號，用于顯示缺陷孔的相關數據及圖像信息。 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換成的灰度圖像。
所述的三維數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據圖
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， 即三維數據信息(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字圖像處理技 術，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，然后利用三維數字圖像信息，通過比較缺陷孔區域的三維
3信息中的高度值(z值)的差別Dk，該差值是否大于設定的閥值，進一步判斷缺陷孔的存在 與否。 本發明的缺陷孔圖像識別方法與現有技術相比，具有以下優點 1、缺陷孔監測的準確率更高，在二維圖像信息的缺陷孔監測方法的基礎上，利用
三維數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字圖像技術實現缺陷孔的在線檢測，方法科學、合理、精 確； 3、實現了缺陷孔檢測的數據與信號的實時顯示與監控；
4、所應用的設備簡單可靠，有成本優勢。
圖1為本發明的結構組成框圖；
圖2為本發明的系統主程序流程圖。
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及工業控制計算機5，三維激光掃描儀1與工業控制計算機5相連，三維激 光掃描儀1接受工業控制計算機5的指令采集被檢測對象的三維數字圖像信息，并將獲得 的圖像信息傳輸給工業控制計算機5，報警器2通過控制板卡3與工業控制計算機5相連， 當系統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發出報 警，顯示器4與工業控制計算機5相連，并從工業控制計算機5中接受信號，用于顯示缺陷 孔的相關數據和圖像信息。 對工業控制計算機5硬件要求PIII500以上的微型機及其兼容機，至少256M內 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，操作系統為Windows XP，軟件開發平臺為MATLAB 7。
程序存儲在工業計算機5的硬盤中，其主要作用是(1)對采集的三位數圖像轉換 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)利用缺陷孔區域的三 維數字圖像信息計算缺陷孔的深度，如超過設定的閥值(該值可根據不同的精度要求進行 設定，本實施例設定為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定的區域用紅色字體顯示"存在缺陷孔")及其相關信息(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出 報警信號)。 缺陷孔圖像識別方法，包括以下幾個步驟 1、環境進入被檢測狀態時，軟件初始化并開始運行； 2、三維激光掃描儀1按照設定的圖像采集參數采集圖像信息，并將圖像信息存入 工業控制計算機5中； 3、將采集的三維圖像轉為二維灰度圖像，即根據缺陷孔所在區域的灰度值與其表 面區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 ()函數對 缺陷孔區域進行標記；
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4、利用三維數字圖像信息，計算缺陷孔區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，如果該差別大于設定的閥值Df(本例設定為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、根據確定為缺陷孔區域的二維數據圖像信息，計算缺陷孔的中心坐標、面積、直 徑等參數，根據確定為缺陷孔區域的三維數據圖像信息，計算缺陷孔的深度，即Dk = Zz_Zk。
6、輸出缺陷孔實時監測結果(報警，并輸出缺陷孔的位置、大小和深度等信息)。
權利要求
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，根據缺陷孔圖像的灰度值特征，即缺陷孔區域的灰度值與其表面周圍區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()函數找出可能的缺陷孔的區域坐標，然后運用三維數字圖像技術，根據缺陷孔在三維圖像中的數據特征，即缺陷孔區域在三維坐標(x，y，z)中的z值與其他區域的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字圖像處理技術計算缺陷孔的位置、大小和深度等參數，實現對缺陷孔識別。
2. 如權利要求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)及工業控制計算機(5)，三維激光 掃描儀(1)與工業控制計算機(5)相連，三維激光掃描儀(1)接受工業控制計算機(5)的指 令采集被檢測對象的三維數字圖像信息，并將獲得的圖像信息傳輸給工業控制計算機(5)， 報警器(2)通過控制板卡(3)與工業控制計算機(5)相連，當系統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與工業控制計算機(5)相連，并從 工業控制計算機(5)中接受信號，用于顯示缺陷孔的相關數據和圖像信息。
3. 如權利要求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)、環境進入被檢測狀態時，軟件初始化并開始運行；(n)、三維激光掃描儀(1)按照設定的圖像采集參數采集圖像信息，并將圖像信息存 入工業控制計算機(5)中；(III) 、將采集的三維圖像轉為二維灰度圖像，即根據缺陷孔所在區域的灰度值與其表 面區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()函數對 缺陷孔區域進行標記；(IV) 、利用三維數字圖像信息，計算缺陷孔區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)、根據確定為缺陷孔區域的二維數據圖像信息，計算缺陷孔的中心坐標、面積、直徑等參數，根據確定為缺陷孔區域的三維數據圖像信息，計算缺陷孔的深度；(VI)、輸出缺陷孔實時監測結果(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，根據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域坐標，然后運用三維數字圖像技術，根據缺陷孔在三維圖像中的數據特征，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。本發明的缺陷孔圖像識別方法與現有技術相比，具有以下優點缺陷孔監測的準確率更高，在二維圖像信息的缺陷孔監測方法的基礎上，利用三維數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字圖像技術實現缺陷孔的在線檢測，方法科學、合理、精確；實現了缺陷孔檢測的數據與信號的實時顯示與監控；所應用的設備簡單可靠，有成本優勢。
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 優先權日2009年10月23日
發明者郭厚焜, 郭震 申請人:郭震;