[发明专利]一种基于多重滤波的陶瓷外观分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷质量分析领域，尤其涉及一种基于多重滤波的陶瓷外观分析方法。

背景技术

陶瓷是家用领域和工业设计的重要组成部件，其作用主要表现在外观能够起到美化环境方面，因而，对陶瓷的外观质量要求较高。一般地，陶瓷厂商生产出来的陶瓷不可避免地在外观上会存在一些瑕疵，如何识别并分析出这些瑕疵，对于陶瓷生产厂商非常重要，能够帮助他们改变生产工艺，有针对性地克服这些瑕疵，从而能够在后续生产中生产更完美的陶瓷成品。

然而，现有技术中，一般采用图像识别技术对陶瓷进行外观瑕疵检测，但是现有对陶瓷外观瑕疵检测的技术方案存在以下问题：(1)图像预处理中，一般采用单个的滤波模式，滤除效果不佳；(2)陶瓷背景分割的阈值为固定阈值，分割不够干净；(3)缺乏外观瑕疵检测的操作平台。由于存在上述问题，导致陶瓷外观瑕疵检测准确性不高，其检测结果难以满足检测方的要求。

为此，本发明提出了一种基于多重滤波的陶瓷外观分析方法，能够搭建一个陶瓷外观检测的操作环境，完成适合陶瓷外观特征的图像预处理、陶瓷背景分割和陶瓷瑕疵识别，从而提高陶瓷外观分析平台的分析数据的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于多重滤波的陶瓷外观分析方法，针对陶瓷和其瑕疵的外观特征，引入对比度增强子器件、维纳滤波子器件、中值滤波子器件、均值滤波子器件、图像膨胀处理子器件、图像腐蚀处理子器件、灰度化处理子器件对采集的检测图像进行连续处理，获得最佳的待分析图像，采用使用自适应阈值分割的阈值选择子器件和目标分割子器件完成陶瓷和背景的图像分割，最后利用瑕疵提取子器件识别出分割到的陶瓷图像中的瑕疵成分。

根据本发明的一方面，提供了一种基于多重滤波的陶瓷外观分析方法，该方法包括：1)提供一种基于多重滤波的陶瓷外观分析平台，所述分析平台包括陶瓷容器、CMOS摄像头、图像采集卡和主控制器，所述陶瓷容器用于放置待分析的陶瓷，所述CMOS摄像头用于对陶瓷进行图像采集以获得陶瓷图像，所述图像采集卡与所述CMOS摄像头和所述主控制器分别连接，用于接收所述陶瓷图像并对所述陶瓷图像进行图像处理以将图像处理结果发送到所述主控制器；2)使用所述分析平台来进行分析。

更具体地，在所述基于多重滤波的陶瓷外观分析平台中，还包括：双光源设备，包括下光源和LED光源，所述下光源放置在待分析的陶瓷的底部，用于为待分析的陶瓷提供背光，所述LED光源与所述CMOS摄像头一起放置在所述陶瓷容器的正上方，用于为所述CMOS摄像头的图像采集提供辅助照明，所述LED光源还与亮度传感器连接以接收亮度传感器发送的环境亮度，并根据环境亮度控制其自身光强；亮度传感器，与所述LED光源连接，用于检测所述陶瓷容器的正上方的环境亮度；供电设备，包括太阳能供电器件、市电接口、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述市电接口分别连接，根据市电接口处的市电电压大小决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；移动硬盘，用于预先存储陶瓷灰度阈值范围、预设数量阈值和基准陶瓷图像，所述基准陶瓷图像为对基准陶瓷进行拍摄而获得的只包括陶瓷像素的图像；所述图像采集卡设置在所述陶瓷容器的正上方，包括对比度增强子器件、维纳滤波子器件、中值滤波子器件、均值滤波子器件、图像膨胀处理子器件、图像腐蚀处理子器件、灰度化处理子器件、阈值选择子器件、目标分割子器件和瑕疵提取子器件；所述对比度增强子器件、所述维纳滤波子器件、所述中值滤波子器件、所述均值滤波子器件、所述图像膨胀处理子器件、所述图像腐蚀处理子器件、所述灰度化处理子器件、所述阈值选择子器件、所述目标分割子器件和所述瑕疵提取子器件分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；所述对比度增强子器件与所述CMOS摄像头连接，用于接收所述陶瓷图像并对所述陶瓷图像执行对比度增强处理，以获得增强图像；所述维纳滤波子器件、中值滤波子器件和均值滤波子器件用于依次对所述增强图像执行维纳滤波、中值滤波和均值滤波处理，以获得滤波图像；所述图像膨胀处理子器件与所述均值滤波子器件连接，用于对所述滤波图像执行图像膨胀处理，以获得膨胀图像；所述图像腐蚀处理子器件与所述图像膨胀处理子器件连接，用于对所述膨胀图像执行图像腐蚀处理，以获得腐蚀图像；所述灰度化处理子器件与所述图像腐蚀处理子器件连接，用于对所述腐蚀图像执行灰度化处理，以获得灰度化图像；所述阈值选择子器件与所述移动硬盘和所述灰度化处理子器件分别连接，用于依次从所述陶瓷灰度阈值范围中选择一个值作为预选灰度阈值，采用预选灰度阈值将灰度化图像划分为预选背景区域和预选目标区域，计算预选背景区域占据灰度化图像的面积比例作为背景面积比，计算预选背景区域的像素平均灰度值作为背景平均灰度值，计算预选目标区域占据灰度化图像的面积比例作为目标面积比，计算预选目标区域的像素平均灰度值作为目标平均灰度值，将背景平均灰度值减去目标平均灰度值，获得的差的平方乘以背景面积比和目标面积比，获得的乘积作为阈值乘积，选择阈值乘积最大的预选灰度阈值作为目标灰度阈值；所述目标分割子器件与所述阈值选择子器件连接，用于采用目标灰度阈值将灰度化图像划分为背景图像和目标图像；所述瑕疵提取子器件与所述目标分割子器件和所述移动硬盘分别连接，将目标图像与基准陶瓷图像相减，获得瑕疵图像，计算瑕疵图像中非零像素的总数以作为瑕疵点总数，当瑕疵点总数大于等于预设数量阈值时，判断陶瓷存在瑕疵并输出存在瑕疵信号，当瑕疵点总数小于预设数量阈值时，判断陶瓷不存在瑕疵并输出不存在瑕疵信号；标记机构，与所述主控制器连接，用于在所述主控制器的控制下，对待分析的陶瓷进行标记；所述主控制器与所述图像采集卡和所述标记机构分别连接，用于在接收到所述存在瑕疵信号时，向所述标记机构发送不合格标记信号，在接收到所述不存在瑕疵信号时，向所述标记机构发送合格标记信号；其中，所述标记机构在接收到所述不合格标记信号时，向待分析的陶瓷打上不合格标签，在接收到所述合格标记信号时，向待分析的陶瓷打上合格标签。