[发明专利]近矩形平面状工业产品表面瑕疵检测方法

权利要求书

1.一种近矩形平面状工业产品表面瑕疵检测方法,包括以下步骤：

(10)模板图像生成：在流水线正常照明状态下采集表面完好的标准产品的外观灰度图像，检测该图像边缘，获取产品外轮廓线，依据外轮廓线裁剪出标准产品外观模板图像；

(20)待检测产品图像生成：采集待检测产品外观灰度图像，寻找产品外轮廓矩形，裁剪出待检测产品区域，调整分辨率，得到待检测产品图像，将模板图像与待检测产品图像拼接形成一张整体图像；

(30)疑似瑕疵区域检测：将整体图像进行二维离散傅里叶变换和傅里叶反变换，在经反变换后的图像中剪裁出拼接时的待检测产品图像对应区块，将其二值化得到疑似瑕疵区域；

(40)瑕疵区域检测：将疑似瑕疵区域与模板图像中相同位置附近区域进行对比，如最小差异超出阈值范围，则确定该处存在表面瑕疵；

所述(10)模板图像生成步骤包括：

(11)边缘图像获取：在流水线正常照明状态下，采集表面完好的标准产品的外观灰度图像I_temp-o，测量外观灰度图像中产品外轮廓矩形的宽度、高度，使用标准canny边缘检测算子检测外观灰度图像I_temp-o边缘，得到二值化边缘图像I_temp-edge；

(12)外轮廓线获取：在二值化边缘图像I_temp-edge中使用标准Hough变换方法检测直线，在检测得到的直线簇中选择长度与产品外轮廓矩形长和宽差异不超过Δl的直线段作为疑似外轮廓线，先选择二值化边缘图像I_temp-edge中位于最左恻和最上恻的疑似外轮廓线作为实际轮廓线，然后以步骤1-1中测量的产品外轮廓矩形在I_temp-o中的宽和高作为先验知识，选择与左侧和上侧轮廓线平行且与其距离最接近产品宽和高的直线段作为右侧和下侧轮廓线；

(13)外观模板图像获取：用标准图像旋转方法旋转四条轮廓线围成的区域，使上侧轮廓线旋转后呈水平，然后将旋转后轮廓线围成的区域保存为产品外观模板图像I_temp；

所述(20)待检测产品图像生成步骤包括：

(21)外观灰度图像采集：采集待检测产品的外观灰度图像；

(22)外轮廓矩形寻找：使用canny边缘检测算子，在外观灰度图像中寻找产品外轮廓矩形；

(23)待检测产品图像获取：旋转外观灰度图像，使产品外轮廓矩形上边缘水平，依据外轮廓裁剪出待检测产品区域，并将该区域缩放至与模板图像Itemp同分辨率，得到待检测产品图像Itest，

(24)图像拼接：将m*n-1个模板图像Itemp与1个待检测产品图像Itest整体按照m*n排列拼接形成一张整体图像Idet；

所述(24)图像拼接步骤包括：

(241)图像缩放：在拍摄的包含待检测图像的原始图像中裁剪出待检测产品图像I_test并缩放至与模板图像I_temp4相同分辨率；

(242)图像排列：将m*n-1个模板图像I_temp与1个待检测产品图像I_test分别作为整体图像块，按照m*n排列拼接形成一张图像I_det，其中将I_test放置于行，列，形成一张整体图像Idet，符号表示向下取整；

其特征在于，所述(30)疑似瑕疵区域检测步骤包括：

(31)傅里叶变换：将整体图像I_det进行二维离散傅里叶变换得到I_det-F，如式(1)

其中，M_det，N_det为I_det的高和宽，u_det-F、v_det-F、x_test、y_test为像素坐标，j为虚数单位，R(u_det-F,v_det-F)为傅里叶变换后的实数部分，I(u_det-F,v_det-F)为虚数部分，以下公式中类似参数含义相似仅以下标区别，

式(1)中：

(32)幅度谱计算：使用式(2)计算傅里叶变换后I_det-F的幅度谱A(u_det-F,v_det-F)，

令A(u_det-F,v_det-F)＝1，则I_det-F成为式(3)所示I_det-F′的形式，即

(33)傅里叶逆变换：然后使用式(4)对I_det-F′进行二维离散傅里叶逆变换，即

在I_det′中剪裁出原I_test放置位置的图像块保存为I_test′；

(34)疑似瑕疵区域获取：使用标准otsu算法将I_test′二值化，二值化图像中亮度为255的像素点为疑似瑕疵区域。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述(40)瑕疵区域检测步骤包括：

(41)待对比图像块选取：依次选择疑似瑕疵区域中的疑似瑕疵点作为中心像素点，取边长W_N像素的正方形窗口内的近邻像素与中心像素点一起作为待对比图像块；

(42)待对比图像块差异计算：记该待对比图像块为ImgPatchTest(i)，其中心像素在I_test′中的图像坐标为(x_i,y_i)，在模板图像I_temp中，以(x_i,y_i)为中心，取边长W_T的正方形对比窗口SW，依次以窗口SW中的像素为中心像素，在模板图像I_temp中取中心像素与边长W_N像素的正方形窗口内的近邻像素组成对比图像块ImgPatchTemp(j)，0jW_T²+1，将W_T²个ImgPatchTemp(j)分别与ImgPatchTest(i)对比计算差异；

(43)瑕疵判定：记取最小的差异值为E_min，如果E_min大于设定的差异阈值E_th，则待检测产品图像I_test中(x_i,y_i)处即确定为瑕疵，否则不为瑕疵。