[发明专利]基于CCD线阵相机的在线卷板材表面瑕疵检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业图像处理，产品表面瑕疵检测，尤其涉及一种基于CCD线阵相机的在线卷板材表面瑕疵检测系统及其检测方法。

背景技术

卷板材的使用覆盖着我们日常生活的方方面面，比如：合成革、纸张、橡胶、薄膜、玻璃板、钢板、有色金属板、亚克力板、铝箔及应用在电子液晶屏上的光学膜等。目前在卷板材生产工业，为提高产品质量，减少材料的表面瑕疵, 增加瑕疵检测设备的在线检测手段成为高质量卷板材生产的主要任务。传统的检测是由人眼“目测”完成, 由于人类生理因素的限制, 不可能完全准确客观的检测出瑕疵。

而机器视觉是利用工业相机配合处理器来代替人眼做测量和判断的技术, 不仅能够替代人工监检, 而且具有能适应在线生产的高速、连续工作、高测量精度等优点。卷板材的生产速度一般在几十米到几千米每分钟，并且需检测瑕疵大小大多在零点几毫米，有的高端光学膜的生产需要检测的精度在几微米的程度。因此只有借助高速相机才可以完成在线检测。目前国内此项检测技术几乎为和空白，而在欧美日等发达国家，该类设备都已经非常成熟。例如：德国的ISRA（伊斯拉）、日本的FUTEC（飞达科）等公司的检测设备。他们的处理大多以FPGA进行并行处理的系统方案为主。

假定一副图像背景色用0表示，而瑕疵部分用1表示，那么标记瑕疵就是将图像中所有为1的连通成分的像素点标记为对应标号，标号和连通域一一对应。所谓连通域是指一个像素集合，如果集合内每一个像素和其它像素连通则该集合为一个连通域。又有四连通域和八连通域之分。四连通域是一个像素点和它上下左右4点的连通。八连通是和它上、下、左、右、左上，左下、右上、右下8点的连通。

标记示意图如附图1，其中a图为原始图像背景色用空白表示，物体用1表示，b图为标记结果。

最早的Rosenfeld和Pfaltz提出来的4邻域和8邻域采用数组结构标记法类似于二分法查找，将图像数组依次二分查找后再合并。

Haralick提出了一种新的方法先将黑色全部标记为-1，白色标记为0，从上往下扫面图像更改标记，再从下往上扫描更改标记，反复进行直到标记不改变为止。

以上两种方法随图像的大小变化复杂度成倍数递增，而且只适合静态图像标记。

剩下经典的是递归方法和序贯方法，还有较新的基于游程编码的递归方法，但递归方法同样不适用于大图片和动态更新图片为应用于高速的在线检测采用序贯方法。

所谓序贯方法具体步骤如下：

背景色为0，物体像素值为1。

从左至右、从上到下逐行扫描图像：

1、如果像素点为1，则：

如果上面点和左面点只有一个标记，则复制这一标记。

如果两点有相同的标记，复制这一标记。

如果两点有不同的标记，则复制上点的标记且将两个标记输入等价表中作为等价标记。

否则给这一个像素点分配一新的标记并将这一标记输入等价表。

2、在等价表的每一等价集中找到最低的标记；

3、扫描图像，用等价集中的最低标记取代每一标记；

原始的序贯方法没有给出等价表的具体操作和等价集的完备化方案，具体实践中如果不对仅通过扫描图像得到的原始的等价表进行处理会使得标记结果出现同一个连通域出现不同标号的情况。本发明就这一问题作了完备化的设计并给出证明。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于CCD线阵相机的在线卷板材表面瑕疵检测系统及其检测方法。

本发明利用Intel CPU+windows的多核多线程编程实现在线瑕疵标记，给出被检测卷板材有多少瑕疵，瑕疵的大小、位置、形状并将瑕疵区域截图的功能。