一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，具体实施内容为：本发明专利技术方法对获取的水准泡刻线灰度图像进行二值化、中值滤波获得二值滤波图像；接着在二值滤波图像中进行轮廓检测，若水准泡刻线轮廓数为2，则对刻线轮廓进行旋转摆正处理；然后获取摆正后的刻线最小外接矩形，求取刻线轮廓连通域面积与其最小外接矩形面积的比值并在矩形内逐行获取刻线行程长度，排除干扰后求取两刻线宽度并计算两刻线宽度偏差；最后通过对刻线连通域面积、刻线连通域面积与其最小外接矩形面积的比值和刻线宽度偏差的限制来判断刻线缺陷存在与否。该方法可用于机器替代人工对刻线缺陷进行检测，解决了人工测量费时费力，效率低下的问题。

A Method for Detecting Level Bubble Marking Defects Based on Image Processing Technology

The invention discloses a method for detecting the level bubbles'groove defect based on image processing technology. The specific implementation contents are as follows: the method of the invention binarizes the gray level bubbles' groove image acquired by the binarization and median filtering to obtain the binary filtering image; then the contour detection is carried out in the binary filtering image, and if the number of the level bubbles'groove contour is 2, the groove contour is processed by rotating pendulum. Then get the minimum outer rectangle of the line after the pendulum, get the ratio of the area of the connected area of the line contour to the area of the minimum outer rectangle, and get the length of the line stroke in the rectangle line by line. After eliminating the interference, get the width of the two lines and calculate the deviation of the width of the two lines. Finally, through the ratio and lithography of the area of the connected area of the line contour and the area of the minimum outer rectangle. The limitation of line width deviation is used to judge whether there is a groove defect or not. This method can be used to replace manual inspection of marking defects by machine, and solve the problem of time-consuming, laborious and inefficient manual measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法
本专利技术涉及机器视觉测量
，尤其涉及一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法。
技术介绍
在众多工业制造生产活动中，人们常常需要对物体表面进行水平度和垂直度的检测，因此通常会借助一些带有水准泡的计量器具(例如：水平尺等)来完成此类精密测量。目前使用最为广泛的计量器具是水平尺。水平尺主要由水准泡和尺身两部分组成，其中水准泡是其检测功能的核心，它内部有刻线和气泡。在测量过程中，水平尺水准泡中的气泡与刻线发生相对偏移，通过测量气泡相对于刻线的偏移量来判断被测物体表面是否水平或垂直。人工检测水准泡刻线缺陷是传统的检测方式，但由于水准泡刻线在水准泡内部，且刻线相对较小，导致人工检测的方式耗时较长，工人容易疲劳且检测结果的准确率较低。而且，当今世界对于这些信息的处理方式也要求要更加地智能化，尽量减少人工的干预，提高自动化程度和工作效率。但到目前为止，国内外对水准泡刻线缺陷的视觉检测方法的研究成果非常少。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，该方法对获取的水准泡刻线灰度图像进行二值化、中值滤波获得二值滤波图像；接着在二值滤波图像中进行轮廓检测，若水准泡刻线轮廓数为2，则对刻线轮廓进行旋转摆正处理并计算刻线轮廓所包围的面积；然后获取摆正后的水准泡刻线最小外接矩形，求取最小外接矩形面积，计算刻线轮廓所包围的面积和其最小外接矩形面积的面积比值并在矩形范围内逐行获取刻线行程长度，排除干扰后求取水准泡刻线宽度并计算两刻线宽度偏差。最后通过对水准泡刻线轮廓所包围面积、刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的面积比值和水准泡刻线宽度偏差的限制来判断水准泡刻线缺陷存在与否。该方法可用于机器替代人工对刻线缺陷进行判定检测，解决了人眼识别、人工测量费时费力，效率低下的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：读取水准泡刻线原始灰度图像并对其进行二值化与中值滤波处理；步骤2：对中值滤波后水准泡刻线图像进行轮廓检测，计算各轮廓所包围区域的面积；步骤3：通过对各轮廓所包围区域的面积的限制，来判断图像中是否存在2个刻线轮廓，若存在2个刻线轮廓，则求取刻线轮廓的最小外接矩形的倾角与中心点；步骤4：根据步骤3得到的刻线轮廓最小外接矩形倾角和中心点对刻线图像进行摆正处理，使得刻线的短边平行于x轴，并提取出摆正刻线；步骤5：对步骤4得到的处理后图像进行轮廓检测，寻找摆正图像中的2个水准泡刻线轮廓，计算刻线轮廓所包围的面积，求取水准泡刻线轮廓的最小外接矩形顶点坐标、最小外接矩形宽度和最小外接矩形面积并计算刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的比值；步骤6：在步骤5中得到的两最小外接矩形范围内寻找水平短1行程，通过对最小外接矩形内短1行程的长度与最小外接矩形宽度的比值的限制，对短1行程进行筛选，计算水准泡刻线宽度并求取两刻线宽度的偏差；步骤7：通过对水准泡刻线轮廓所包围面积、刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的比值以及水准泡刻线宽度偏差的限制，来判断水准泡刻线是否存在缺陷，若存在缺陷则给出缺陷类型；至此，实现了基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷的检测。本专利技术的有益效果是，通过图像处理技术对水准泡刻线图像进行二值化、滤波、刻线检测和旋转矫正，最后通过对水准泡刻线轮廓所包围面积、刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的比值以及水准泡刻线宽度偏差的限制，实现了水准泡刻线缺陷的检测。本专利技术方法可用于机器视觉中，机器代替人类对水准泡刻线的缺陷进行检测，极大提高检测效率和检测正确率，降低相关企业的用工成本。附图说明图1是本专利技术方法的步骤流程图；图2是本专利技术方法获取的水准泡刻线原始灰度图像；图3是本专利技术方法获取的水准泡刻线二值化图像；图4是本专利技术方法获取的水准泡刻线中值滤波图像；图5是本专利技术方法提取的水准泡刻线轮廓图像；图6是本专利技术方法获取的刻线轮廓最小外接矩形图像；图7是本专利技术方法获取的线缺刻线轮廓图像；图8是本专利技术方法获取的刻线轮廓旋转摆正图像；图9是本专利技术方法获取的未车划线缺陷刻线轮廓图像；图10是本专利技术方法获取的线粗缺陷刻线轮廓图像；图11是本专利技术方法获取的线暗缺陷刻线轮廓图像；图12是本专利技术方法获取的线两头不匀缺陷刻线轮廓图像；具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术方法的步骤是：步骤1：读取原始灰度图像，并对其进行二值滤波处理读取待进行水准泡刻线宽度测量的水准泡刻线原始灰度图像，得到的原始灰度图像如图2所示；对原始图像采用OTSU法进行二值化分割得到二值化图像I1，如图3所示；对二值化图像I1进行5×5窗口中值滤波去除噪声，得到滤波后图像Ifilt，如图4所示。步骤2：对中值滤波后水准泡刻线图像进行轮廓检测，计算各轮廓所包围区域的面积对滤波后图像Ifilt进行轮廓检测，得到轮廓检测图像，如图5所示，计算中值滤波后图像Ifilt中每个轮廓Ci(i＝1,2,3,…,N)的包围区域面积Si(i＝1,2,3,…,N)。步骤3：通过对各轮廓所包围区域的面积的限制，来判断图像中是否存在两个刻线轮廓，若存在两个刻线轮廓，则求取刻线轮廓的最小外接矩形的倾角与中心点对步骤2得到的各轮廓包围区域面积Si进行限制，当轮廓包围面积Si在某个固定范围[Sl,Sh]内时，即：Sl<Si<Sh(1)则判定中值滤波后图像Ifilt中轮廓Ci为水准泡刻线轮廓：若图像Ifilt中水准泡刻线轮廓数为2，求取2个刻线轮廓的最小外接矩形，如图6所示，然后分别计算水准泡刻线的最小外接矩形rRect1的倾角θ1和中心点center1以及另一条水准泡刻线的最小外接矩形rRect2的倾角θ2和中心点center2；若图像Ifilt中水准泡刻线轮廓数小于2，则判定刻线存在线缺缺陷，如图7所示，不再进行后续处理。步骤4：根据步骤3得到的刻线轮廓最小外接矩形倾角和中心点对刻线图像进行摆正处理，使得刻线的短边平行于x轴，并提取出摆正刻线在图像Ifilt中，判断水准泡刻线最小外接矩形rRect1的宽度为长边或短边：若为短边，则以中心点center1为旋转中心，顺时针旋转角度|θ1|；若为长边，则以中心点center1为旋转中心，逆时针旋转角度|90°+θ1|，提取相对应的摆正后刻线轮廓到图像Irotated中，如图8所示；再在图像Ifilt中，判断水准泡刻线最小外接矩形rRect2的宽度为长边或短边：若为短边，则以中心点center2为旋转中心，顺时针旋转角度|θ2|；若为长边，则以中心点center2为旋转中心，逆时针旋转角度|90°+θ2|，提取相对应的摆正后刻线轮廓到图像Irotated中，如图8所示。步骤5：根据步骤4得到处理后图像进行轮廓检测，寻找摆正图像中的两水准泡刻线轮廓，计算刻线轮廓所包围的面积，求取水准泡刻线轮廓的最小外接矩形顶点坐标、最小外接矩形宽度和最小外接矩形面积并计算刻线轮廓所包围的面积和其最小外接矩形面积的面积比值在图像Irotated中进行轮廓检测，寻找两水准泡刻线轮廓并计算刻线轮廓所包围面积Si(i＝1,2)，并求取其最小外接矩形顶点坐标(x1,y1)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：读取水准泡刻线原始灰度图像并对其进行二值化与中值滤波处理；步骤2：对中值滤波后水准泡刻线图像进行轮廓检测，计算各轮廓所包围区域的面积；步骤3：通过对各轮廓所包围区域的面积的限制，来判断图像中是否存在2个刻线轮廓，若存在2个刻线轮廓，则求取刻线轮廓的最小外接矩形的倾角与中心点；步骤4：根据步骤3得到的刻线轮廓最小外接矩形倾角和中心点对刻线图像进行摆正处理，使得刻线的短边平行于x轴，并提取出摆正刻线；步骤5：对步骤4得到的处理后图像进行轮廓检测，寻找摆正图像中的2个水准泡刻线轮廓，计算刻线轮廓所包围的面积，求取水准泡刻线轮廓的最小外接矩形顶点坐标、最小外接矩形宽度和最小外接矩形面积并计算刻线轮廓所包围的面积和其最小外接矩形面积的比值；步骤6：在步骤5中得到的两最小外接矩形范围内寻找水平短1行程，通过对最小外接矩形内短1行程的长度与最小外接矩形宽度的比值的限制，对短1行程进行筛选，计算水准泡刻线宽度并求取2条刻线宽度的偏差；步骤7：通过对水准泡刻线轮廓所包围面积、刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的比值以及水准泡刻线宽度偏差的限制，来判断水准泡刻线是否存在缺陷，若存在缺陷则给出缺陷类型；至此，实现了水准泡刻线缺陷的检测，即成。...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：读取水准泡刻线原始灰度图像并对其进行二值化与中值滤波处理；步骤2：对中值滤波后水准泡刻线图像进行轮廓检测，计算各轮廓所包围区域的面积；步骤3：通过对各轮廓所包围区域的面积的限制，来判断图像中是否存在2个刻线轮廓，若存在2个刻线轮廓，则求取刻线轮廓的最小外接矩形的倾角与中心点；步骤4：根据步骤3得到的刻线轮廓最小外接矩形倾角和中心点对刻线图像进行摆正处理，使得刻线的短边平行于x轴，并提取出摆正刻线；步骤5：对步骤4得到的处理后图像进行轮廓检测，寻找摆正图像中的2个水准泡刻线轮廓，计算刻线轮廓所包围的面积，求取水准泡刻线轮廓的最小外接矩形顶点坐标、最小外接矩形宽度和最小外接矩形面积并计算刻线轮廓所包围的面积和其最小外接矩形面积的比值；步骤6：在步骤5中得到的两最小外接矩形范围内寻找水平短1行程，通过对最小外接矩形内短1行程的长度与最小外接矩形宽度的比值的限制，对短1行程进行筛选，计算水准泡刻线宽度并求取2条刻线宽度的偏差；步骤7：通过对水准泡刻线轮廓所包围面积、刻线轮廓所包围的面积与其最小外接矩形面积的比值以及水准泡刻线宽度偏差的限制，来判断水准泡刻线是否存在缺陷，若存在缺陷则给出缺陷类型；至此，实现了水准泡刻线缺陷的检测，即成。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤1中，具体按照以下过程实施：对原始灰度图像src采用OTSU法进行二值化分割得到二值化图像I1，对I1进行5×5窗口中值滤波去除噪声，得到滤波后图像Ifilt。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤2中，具体按照以下过程实施：对滤波后图像Ifilt进行轮廓检测，计算中值滤波后图像Ifilt中每个轮廓Ci（i=1,2,3,…,N）的包围区域面积Si（i=1,2,3,…,N）。4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤3中，具体按照以下过程实施：对步骤2得到的各轮廓包围区域面积Si进行限制，当轮廓包围面积Si在某个固定范围[Sl,Sh]内时，即：Sl<Si<Sh(1)则判定中值滤波后图像Ifilt中轮廓Ci为水准泡刻线轮廓：若图像Ifilt中水准泡刻线轮廓数为2，则求取2个刻线轮廓的最小外接矩形，分别计算水准泡刻线最小外接矩形rRect1的倾角θ1和中心点center1与水准泡刻线最小外接矩形rRect2的倾角θ2和中心点center2；若图像Ifilt中水准泡刻线轮廓数小于2，则判定刻线存在线缺缺陷，不再进行后续处理。5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的水准泡刻线缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤4中，具体按照以下过程实施：在图像Ifilt中，判断水准泡刻线最小外接矩形rRect1的宽度为长边...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭伟康，刘磊，陈爱军，赵彦龙，程楼，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33