基于数字图像处理的表面缺损检测技术

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1、万方数据基于数字图像处理的表面缺损检测技术·15·韩彦芳，施鹏飞(上海交通大学图像处理与模式识别研究所，上海200030)摘要：产品表面缺损检测对保证产品的使用性能、完整性和安全性具有重要意义。介绍了缺损类型及特征，对基于数字图像处理的表面缺损检测技术研究现状、主要问题以及检测方法进行综述，并得出结论。关键词：机器视觉；工业检测；缺损检测；图像处理中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000—8829(2005)09—0015—04SurfaceDefectDetectionBasedonImageProcessingTechniquesHANYan—fa

2、n，SHIPeng—fei(InstituteofImageProcessingandPatternRecognition，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China)Abstract：Surfacedefectdetectionisimportanttoensuretheutility，integrality，andsecurityoftheproducts．Thetypesandfeaturesofdifferentsurfacedefectsayeintroduced．Asurveyispresentedon

3、thepresentre—search，concernedproblemsandimageprocessingmethodsofthedetectingtechniques．Conclusionsaredrawnintheend．Keywords：machine；industrialinspection；defectdetection；imageprocessing产品加工和使用过程中，表面裂纹、划痕、气泡、污迹、凹坑、孑L洞、毛刺等缺陷影响到产品使用性能，完整性，甚至安全性。及时对产品表面缺陷进行检测具有重要意义。目前常用的检测方式包括人工检测、机械检测、射线检测

4、以及机器视觉检测等。其中，人工检测效率低、质量差、工人劳动强度大，检测可靠性取决于许多主观因素；机械检测通常是接触式检测，检测过程需要对被检测件进行位置调整，因而效率较低；射线检测可以实现较高分辨率，但是结构复杂、造价高；将计算机的快速性、可靠性和结果的可重复性与数字图像处理技术相结合进行视觉检测，具有自动化、客观、非接触、高精度和快速等特点，可极大提高检测效率，具有广泛应用前景，目前在发达国家已得到广泛应用，但在国内的应用尚处于发展阶段。实际应用中，实时视觉检测存在许多问题，如：与图像获取相关的照明和噪声问题以及由此引起的图像预处理，与被检测表面特性相关的特征提取

5、，与图像处理相关的图像分割、目标定位，与缺陷识别相关的模式收稿日期：2005一01—12基金项目：上海市科委计划资助项目(035115039)作者简介：韩彦芳(1974一)，女，在读博士生，主要研究方向为图像处理、模式识别；施鹏飞(1940一)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为图像处理、模式识别、人工智能等。识别，以及与算法性能相关的实时性、精确性和鲁棒性等。这些问题对数字图像处理技术提出较高要求，是国内外研究热点。大量文献针对工业‘卜4

6、、农业‘5引、医药‘7

7、、包装‘8，9]、印刷㈨、纺织‘11

8、、木材‘121等领域的检测问题进行了研究。1缺损类型及其特征不

9、同应用领域对产品表面质量有不同要求，明确缺损类型对于缺损特征分析，从而选用合适图像处理方法具有重要意义。根据国内外文献研究内容，将表面缺损总结为结构缺损、几何缺损、颜色缺损、纹理缺损等几种类型。结构缺损包括表面裂纹、划痕、凹坑、孔洞、毛刺等与表面完整性相关的缺陷；几何缺损包括产品表面形状、尺寸、位置、圆度、同心度等缺陷；颜色缺损包括油污、色污、颜色不纯、颜色异样等与颜色有关的缺陷；纹理缺损主要指纹理表面的破损。常见缺陷的特征分析，可以作为对缺陷进行分类、识别和理解的依据，对于后续的图像处理非常重要。根据不同种类缺陷特点，将常用特征总结为灰度特征、形态特征、颜色特征和

10、纹理特征几类。灰度特征主要指与像素灰度相关的特征，如灰度、梯度以及与灰度相关的统计特征等。基于灰度特征的图像处理方法主要有阈值法、灰度统计法、边缘检测法和区域生长法等。形态特征主要指与缺损形状、尺寸等相关的特征，如缺陷周长￡(对缺陷边界上像素个数的统计)、缺陷面积万方数据·16·《测控技术))2005年第24卷第9期s(对缺陷边界内像素个数的统计)、L／S(反映缺陷的边缘特征，缺陷越长，边界越不规则，其值越大)、S／L(反映了单位边界长度所围缺陷面积的大小，此特征参数可以有效地识别出裂纹缺陷)以及圆度、椭圆度、直线度等。颜色特征具有旋转不变性和尺度不变性，在对表