1.一种基于图像识别的快速带钢划痕缺陷检测方法,其特征在于,按照以下步骤实施:步骤1,获取检测图像,
在高亮度LED照明条件下,采用工业相机对带钢上下表面进行实时采集,获得高清的图像I1;
步骤2,对图像I1进行预处理,
采用改进的均值漂移平滑算法对图像I1进行背景平滑,增强划痕边缘细节部分,并构造非线性变换函数提高图像对比度,得到图像I3;
步骤3,对图像I3进行分块处理,并将子块图像按照从上到下从左到右的顺序进行子块个数序号标记,再按照序号依次利用子块图像的灰度直方图统计子块的灰度级总数{l1,l2,...,l64}、灰度均值{m1,m2,...,m64}、偏态系数SK以及灰度级距离D;
步骤4,利用偏态系数SK和灰度级距离D判断每个子块是否含有划痕缺陷,并对含有缺陷的子块图像进行统计,将带有划痕的子块图像进行拼接获得图像I4,即成。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的快速带钢划痕缺陷检测方法,其特征在于,所述的步骤2中,具体过程是:
2.1)图像I1中的像素点x包括两类信息:即坐标空间和颜色空间,将各像素点的坐标值s r s r
x和像素点灰度值x共同构成特征向量X=(x ,x),设置一个每次迭代平滑的正数阈值σ,选取图像I1左上方第一个像素点x开始进行平滑算法;
2.2)将本次迭代的像素点x记为迭代初始点x0;在第一次迭代时给定一个初始带宽h,取值为10,之后每次迭代按照下式计算空间带宽hs、值域带宽hr以及像素x邻域均值mean,表达式如下:
其中,Ts、Tr表示对固定值h的放大缩小系数,xi为x邻域像素,i=1,2,...,n,n为滑动窗口范围内像素点的总个数;
2.3)设M(x)为均值漂移迭代的函数式,其表达式为:其中, 为窗口中像素点坐标值, 为窗口中像素点灰度值,当|M(x)‑x|>σ,将M(x)赋值给x,并返回步骤2.2)继续迭代;
当|M(x)‑x|≤σ,停止迭代,将此时的迭代中心点x的像素灰度值赋给初始值x0;
2.4)继续对图像I1下一个像素点重复步骤2.2)及步骤2.3),直到遍历图像I1上所有的像素点,得到均值漂移平滑的图像I2;
2.5)为了提高均值漂移平滑后的图像I2的对比度,构造一个非线性变换函数如公式(5),非线性变换函数的表达式如下:其中,f(x,y)为均值漂移平滑后的图像I2,F(x,y)为经过线性变换后的结果图,记为图像I3。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别的快速带钢划痕缺陷检测方法,其特征在于,所述的步骤3中,具体过程是:
3.1)确定图像I3尺寸,分块顺序是将图像I3按照从上到下从左到右依次进行分块并对子块进行序号标记,顺序是{B1,B2,...,B64};
3.2)对每个子块图像求取灰度直方图H(k)、灰度均值m={m1,m2,...,m64}以及子块中含有的灰度级的总数{l1,l2,...,l64}的具体步骤是:对子块图像按照0到255灰度级依次搜索,将含有灰度级的总数记为l并统计每个灰度级的像素点的数目Nk,灰度直方图H(k)的表达式是:
其中,N为子块图像的像素总数,k=0,1,...,L‑1,灰度级数为L,Nk是图像中灰度为k的像素总数,子块灰度均值m的表达式是:
3.3)由于划痕缺陷整体的像素值相对于背景较大,划痕在直方图上统计出来整体偏右,这种区别用灰度直方图的偏态系数SK表示,偏态系数SK的表达式是:其中,N为子块图像的像素总数,m为子块灰度均值,xi为子块中的像素点,根据灰度直方图初步筛选出疑似子块缺陷图像;
3.4)计算子块图像的灰度直方图灰度级距离D,来检测疑似划痕缺陷子块,采用灰度级距离来描述这种分散程度,对缺陷子块图像确定一个阈值Ti判断疑似子块图像中是否含有子块缺陷图像,具体判断方式是:其中,缺陷子块的灰度级距离D的表达式是:式中,m为子块灰度均值,k为均值m对应的灰度级,di为子块中灰度级大小,l为该子块中灰度级总数。
4.根据权利要求3所述的基于图像识别的快速带钢划痕缺陷检测方法,其特征在于,所述的步骤3中,根据灰度直方图初步筛选出疑似子块缺陷图像的判断标准是:a)当子块图像的灰度直方图偏态系数SK小于0时,说明灰度直方图形状偏左,该子块图像没有划痕缺陷;
b)当子块图像的灰度直方图偏态系数SK等于0时,说明灰度直方图形状呈对称的形状,说明子块图像整体均匀,当划痕长度较小时,统计出来的图像有可能仍然是对称形状,该子块图像被归为疑似划痕缺陷子块;
c)当子块图像的灰度直方图偏态系数SK大于0时,偏态系数越大,说明灰度直方图向右偏离程度也大,该子块图像被归为疑似划痕缺陷子块。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别的快速带钢划痕缺陷检测方法,其特征在于,所述的步骤4中,具体过程是:
统计划痕区域在水平方向上所占总的块数row、在垂直方向所占的总的块数colum、以及含有划痕的块数所占的面积比ratio,并且根据行业标准对划痕缺陷进行严重程度的判断,具体过程是:
4.1)统计所有缺陷子块在图像I3垂直方向上和水平方向上所占的块数,就能够体现出划痕最大的影响范围,得到图像I3分块计算特征的数学模型,当统计图像I3垂直方向上缺陷子块数量时,根据步骤3中判断出的缺陷子块标记,依次判断每一行是否含有缺陷子块,然后将含有缺陷子块的行进行累计用row表示;当统计图像I3水平方向上缺陷子块数量时,根据步骤3.3)和步骤3.4)判断出的缺陷子块标记,依次判断每一列是否含有缺陷子块,然后将含有缺陷子块的列进行累计用column表示,最后统计出缺陷子块与总的分块数目比例ratio;
4.2)根据子块标记序号顺序进行标记,逐列进行拼接,只保留缺陷子块,无缺陷子块区域灰度值的赋值为0,如式(11)所示,以便快速标记出缺陷部分,检测结果如下:式中,Bi(x,y)为子块图像,i为分块标记序号;
4.3)根据获得的特征量row、column以及ratio,视特征量的数值大小将该钢板进行严重程度划分,针对不同的用户,判定其为不同的缺陷程度,生成缺陷检验结果图像I4。