[发明专利]一种棒线材表面缺陷在线检测装置和方法

说明书

本发明涉及一种棒线材表面缺陷在线检测的装置和方法，采用多光谱相机和红、绿、蓝、近红外光源组合的图像采集装置，同步获取待检测棒线材表面灰度图像与深度图像，并通过灰度图像与深度图像融合方法检测棒线材的表面缺陷。多光谱相机采集红、绿、蓝和近红外光源在棒线材表面的反射光，从采集到的图像中分离出红（R）、绿（G）、蓝（B）和近红外（NIR）通道图像，将NIR通道图像作为灰度图像，将R、G、B通道图像用三维重建算法重建三维表面，并得到深度图像。通过灰度图像与深度图像的像素级融合检测棒线材表面缺陷区域，将缺陷区域的灰度图像和深度图像输入到卷积神经网络进行缺陷分类，得到缺陷识别结果。

技术领域

本发明涉及一种利用多光谱成像技术进行棒线材表面缺陷在线检测的方法与实现装置，属于光学测量领域。通过多光谱相机与红、绿、蓝、近红外光源的组合同时获取棒线材表面的灰度图像与深度图像，通过灰度图像与深度图像融合方法在线检测与识别棒线材表面缺陷，提高缺陷检测与识别的准确率。

背景技术

棒线材表面缺陷是影响棒线材质量的重要因素，目前对于棒线材表面缺陷的检测大多采用超声、红外、磁漏、涡流等传统无损检测方法，这些方法只能用于离线或低速的情况，并且检测到的缺陷类型非常有限。随着CCD摄像和计算机图像处理技术的发展，基于机器视觉的表面检测技术受到了越来越多的关注，但是，目前的表面检测系统大多采用以带钢、中厚板等扁平材为检测对象的两维检测方法，这种两维检测方式在棒线材的应用上难以取得好的效果，原因如下：

(1)棒线材的断面是弧面，如果采用两维图像检测方式，在采集到的图像中会存在阴影和光照不均现象，为后续的图像处理增加了难度。

(2)棒线材表面覆盖着大量氧化铁皮，氧化铁皮在外观上没有明显规律，且与棒线材表面轧疤、压痕、夹杂等真实缺陷无明显区别，难以区分。

棒线材表面缺陷从外观上看可分为两类：一类是轧疤、压痕、凹坑等在外观上可以看到有深度变化的缺陷；另一类是折叠、裂纹、夹杂等在外观上难以看到深度变化的缺陷。采用三维检测方法可以检测有深度变化的缺陷，并且由于氧化铁皮几乎没有深度变化，因此可以通过三维检测方法去除氧化铁皮干扰，但是无法检测没有深度变化的缺陷。如果将两维检测与三维检测相结合，那么就可以同时检测有无深度变化的缺陷，并去除氧化铁皮的干扰，提高检测准确率。但是，将两维检测与三维检测相结合应用于棒线材表面缺陷检测，需要解决以下3个问题：

(1)三维检测与两维检测在检测分辨率与检测速度上的同步问题。由于三维检测的数据量大，因此存在检测分辨率与检测速度的矛盾问题，难以达到与两维检测相当的分辨率与速度，如果两种方法得不到同步，就无法实现两者的优势互补。

(2)两维图像中的阴影与光照不均现象。需要减少阴影和光照不均现象，从而提高两维检测时的图像质量。

(3)灰度信息与深度信息的融合问题。传统的两维检测与三维检测由不同的相机实现，不同相机得到的图像对应的不是同一区域，需要对图像进行配准，增加了信息融合的难度。

本发明将利用多光谱成像技术解决上述问题，通过多光谱相机采集红、绿、蓝、近红外光源在棒线材表面的反射光，从多光谱相机采集的多光谱图像中分离出红、绿、蓝、近红外通道图像，通过红、绿、蓝通道图像可重构三维表面，得到表面深度图像，近红外通道图像可作为表面灰度图像，因此，一台相机可同时获取表面深度图像与灰度图像，并通过深度图像与灰度图像融合方法检测与识别棒线材的表面缺陷。

发明内容