[发明专利]一种圆形日用陶瓷器件的缺口检测方法

摘要

本发明公开了一种圆形日用陶瓷器件的缺口检测方法，包括以下步骤：第一步：通过将工业摄像头和光源放置在被检测陶瓷器件的正上方，然后利用计算机控制获取陶瓷边界的图片；第二步：对采集的彩色陶瓷图像进行灰度化，获得灰度图像；第三步：利用阈值分割技术将灰度图像变成二值图像；第三步：填充陶瓷中的内部边界；第四步：提取陶瓷的外边界，并获取每个陶瓷外边界上的点的坐标；第五步：通过构建边界缺口检测框架，确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线和半径残差曲线；第六步：缺口的定位与尺寸检测。本发明利用多媒体信号处理技术和计算机视觉技术提供了一种高效方便、操作简便的圆形日用陶瓷器件的缺口检测方法，具有广阔的市场前景。

主权项

一种圆形日用陶瓷器件的缺口检测方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：通过将工业摄像头和光源放置在被检测陶瓷器件的正上方，然后利用计算机控制获取陶瓷边界的图片；第二步：对采集的彩色陶瓷图像进行灰度化，获得灰度图像；第三步：利用阈值分割技术将灰度图像变成二值图像；第三步：填充陶瓷中的内部边界；第四步：提取陶瓷的外边界，并获取每个陶瓷外边界上的点的坐标；第五步：通过构建边界缺口检测框架，确定圆形陶瓷器件圆心、绘制半径曲线和半径残差曲线；第六步：缺口的定位与尺寸检测；所述第五步工序中，圆形陶瓷器件圆心的确定步骤为：从图像外边界上面随机提取3个点，并以其行列位置为横纵坐标构造三对坐标点，记为A₁(x₁,y₁)，A₂(x₂,y₂)和A₃(x₃,y₃)，然后利用此三点可确定三角形外心，记为w(x_w,y_w)，依据外心w到三点(A₁，A₂，A₃)距离相等的特性，同时结合三点坐标可按照如下公式计算外心位置：$\left\{\begin{array}{c}\sqrt{{(x_w-x_1)}^2+{(y_w-y_1)}^2}=R\\ \sqrt{{(x_w-x_2)}^2+{(y_w-y_2)}^2}=R\\ \sqrt{{(x_w-x_3)}^2+{(y_w-y_3)}^2}=R\end{array}\right.$其中x_w和y_w为外心的位置坐标，R为三角形外接圆的半径；重复执行n次外心计算实验获得结果记为w_i(x_wi,y_wi)，由n个外心坐标点构成的数列，记为w＝{w_i|i∈[1,n]}；计算各外心w_i横纵坐标的均值并按均值重新排列数列w中各元素得记为去除中首尾两个外心和并将中间(n‑2)个外心的平均值作为最后的陶瓷圆心O(x_o,y_o)，即：$\left\{\begin{array}{c}{x}_o=\frac{1}{n-2}\underset{i=2}{\overset{n-1}{\Σ}}{\tilde{x}}_{wi}\\ y_o=\frac{1}{n-2}\underset{i=2}{\overset{n-1}{\Σ}}{\tilde{y}}_{wi}\end{array}\right.;$所述第五步工序中，绘制半径曲线的步骤为：依次选取外边界上点A_i(x_i,y_i)，计算其到圆心O(x_o,y_o)的距离，记为形成边界点半径距离集，记为L＝{L_i|i∈[1,size]}，其中size为边界上点的数量，然后对选取的陶瓷外边界点进行编号，并以边界点的编号为横坐标，相应边界点到圆心的距离为纵坐标绘制一条曲线，为半径曲线；所述第五步工序中，绘制半径残差曲线的步骤为：利用下面的公式对半径曲线上每个点的纵坐标进行处理可得半径残差曲线，dif＝{dif_i|i∈[1,size]}，即：${\mathrm{dif}}_i=\left\{\begin{array}{cc}{L}_i-L_{(i-leg)},& i\∈(leg,size\]\\ L_i,& i\∈(0,leg\]\end{array}\right.$其中leg表示半径残差的步长，size为边界上点的数量；所述第六步工序中，缺口的定位与尺寸检测的步骤为：(a)利用公式dif^x＝{dif_i^x|i∈[1,size]}，获得半径残差指数次方曲线；(b)取dif^x数列的最大值max_dif，并收集半径残差指数次方曲线中位于区间的点的横坐标位置，形成数列location；(c)多缺口的判定和位置定位：步进式搜索数列location，并依次计算相邻元素之差，形成数列location_dif，每当location_dif中出现元素值持续较小时，表示该区间的点的位置相对集中，即为缺口；如果location_dif中出现多段元素值偏低的区间，则表明存在多个缺口，每个低值区间对应一个缺口；如果location_dif中元素值整体偏高，则判定为无缺口，检测结束；故仅需检测location_dif中差值的大小即可，当判定为缺口后，通过每个差值相对集中区域的点的横坐标，即可定位每个缺口位置；(d)以该缺口点为中心，沿左右两个方向搜索，直至半径差值为0时停止，此时左右两点被标记为起始点和终止点，两点间的距离记为缺口宽度；(e)起始点和终止点中间最大值与最小值之差即为缺口的深度的两倍；(f)将赋值给max_dif，并执行步骤(b)‑(c),直至max_dif＝0或是检测无缺口，该检测结束。