[发明专利]一种汽车刹车片表面字符压印质量检验方法

权利要求书

1.一种汽车刹车片表面字符压印质量检验方法，其特征在于，包括如下步骤：

1.1)字符区域定位，包括如下步骤：

①图像分割：采用基于灰度图像的OTSU自动阈值图像分割算法对汽车刹车片进行图像分割，获得二值图像B；二值图像B中非刹车片区域及刹车片两定位圆孔区域为背景，刹车片区域为前景；

②图像降噪：对二值图像B进行高斯模糊；在高斯模糊的基础上进行腐蚀膨胀操作，以消除图像中的噪声点，获得滤波图像L_B；

③两定位圆孔区域提取：通过BLOB分析，提取滤波图像L_B中的最大背景区域，并对其取反，将该最大背景区域转化为前景区域，剩余的背景区域即为刹车片两定位圆孔区域，从而实现刹车片两定位圆孔区域提取；读取两定位圆孔区域中灰度值为0的像素的图像横纵坐标，由于两定位圆孔区域分列刹车片左右两侧，其在图像坐标系中所对应的横坐标范围不同，因此，当定位圆孔区域像素横坐标小于图像总列数一半时，认为该像素属于左侧定位圆孔区域；当定位圆孔区域像素横坐标大于图像总列数一半时，认为该像素属于右侧定位圆孔区域；

④两定位孔圆心坐标及间距计算：对圆孔区域内的所有像素点应用最小二乘法拟合圆公式求左右两定位圆孔的圆心坐标值(X_L，Y_L)、(X_R，Y_R)，并求两圆心间距L，如式(1)所示：

⑤刹车片倾斜角度计算：将刹车片两定位圆孔圆心连线与图像水平坐标轴所成夹角值α作为刹车片的倾斜角，其计算如式(2)所示：

⑥图像旋转：将图像绕两定位圆孔圆心连线的中点A，旋转-α角度，使得两定位圆孔圆心连线与图像水平坐标轴平行；旋转后的左右两侧定位圆孔圆心坐标分别为(X_l，Y_l)、(X_r，Y_r)，其计算如式(3)所示：

⑦字符区域外接矩形特征点坐标计算：定义左侧字符区域外接矩形的右上顶点为该字符区域的特征点，右侧字符区域外接矩形的左上顶点为该字符区域的特征点；由于左右字符区域与左右定位圆孔圆心在刹车片表面的相对位置关系固定，据此，可根据左右定位圆孔圆心坐标计算出左右两侧字符区域特征点的图像坐标(x_l，y_l)、(x_r，y_r)，如式(4)所示：

式中：a，b为预设比例系数，为常数；

⑧字符区域外接矩形的长宽计算，竖直方向为长，水平方向为宽：由于刹车片表面压印字符所在区域的大小固定，因此，可根据步骤1.1)的步骤④所得的固定的两定位圆孔圆心间距L按比例确定字符区域外接矩形的长m及宽n，如式(5)所示：

m＝cL，n＝dL (5)

式中：c、d为预设比例系数，为常数；

⑨字符区域定位：根据左右两侧字符区域特征点坐标(x_l，y_l)、(x_r，y_r)以及字符区域外接矩形长m及宽n，计算左右两侧字符区域外接矩形的其余3个顶点坐标，完成左右两侧字符区域定位，如式(6)所示：

式中：(x_llu，y_llu)、(x_lld，y_lld)、(x_lrd，y_lrd)、(x_rru，y_rru)、(x_rrd，y_rrd)、(x_rld，y_rld)分别为左侧字符区域的左上角点、左下角点、右下角点以及右侧字符区域的右上角点、右下角点、左下角点的图像平面内的坐标；

1.2)字符区域提取：根据步骤1.1)确定的两侧字符区域外接矩形位置，及预设的外接矩形大小m行×n列，从原图O中提取左右两侧字符区域图像Z；

1.3)字符区域图像降噪：采用灰度图的腐蚀和膨胀算法对步骤1.2)获得的左右两侧字符区域图像Z进行降噪处理，得到左右两侧字符区域的降噪图像L_Z；

1.4)字符区域图像二值化：采用自适应阈值分割算法对步骤1.3)获得的降噪图像L_Z进行二值化处理，得到二值化图像D；自适应阈值分割算法通过对每个像素分别计算其分割阈值实现图像分割，其实现方法如下：求每个像素N邻域内像素灰度值的加权均值；将该像素的加权均值减去常数C得到该像素的二值化分割阈值T；若当前被处理图像为用作后续字符压印质量检验的模板图像，则在完成该步骤后进入步骤1.5)；若当前被处理图像为待检验图像，则在完成该步骤后进入步骤1.8)；

1.5)垂直投影：分别对步骤1.4)所得的两侧字符区域二值化图像D进行垂直投影，得到垂直投影直方图T_X，垂直投影直方图T_X的高度表示二值化图像D对应各列中灰度值为0的像素数；在垂直投影直方图T_X的高度为0与非0的分界点对应在二值化图像D中对应列处进行图像切割，保留竖直投影直方图T_X高度非0对应的区域，得到垂直投影分割图像S_X；

1.6)水平投影：对垂直投影分割图像S_X进行水平投影，得到水平投影直方图T_Y，水平投影直方图T_Y的宽度表示垂直投影分割图像S_X对应各行中灰度值为0的像素数；在水平投影直方图T_Y的宽度为0与非0的分界点对应在垂直投影分割图像S_X中对应行处进行图像切割，保留水平投影直方图T_Y宽度非0对应的区域，得到字符模板图像；

1.7)匹配模板保存：对步骤1.6)得到的字符模板图像进行保存，作为后续字符压印质量检验用的匹配模板；

1.8)字符压印质量检验，包含如下步骤：

①模板匹配：通过模板匹配算法分别对二值化图像D中的左右两侧字符区域，按照从上往下的字符压印顺序，逐个使用相应的匹配模板进行匹配，并获取最佳匹配区域，即在字符区域中与匹配模板重合率最高的子区域；

②最佳匹配区域填充：对最佳匹配区域进行图像填充，即将该最佳匹配区域中的全部像素均填充为白色，也就是将灰度值全部调整为255；填充区域大小为在匹配模板大小的基础上，在其上、下、左、右四个方向上分别拓宽3个像素，以确保已检验字符被完全覆盖，避免字符被重复检验；

③返回步骤1.8)的步骤①，直至完成左右两侧字符区域中所有字符的匹配，转入步骤1.8)的步骤④；

④统计左右两侧字符区域内灰度值为0的像素总数S_N；

⑤根据左右两侧字符区域灰度值为0的像素总数S_N，判断字符压印质量是否合格：若S_N＜T_N，T_N为预设阈值，则字符压印正确，字符压印质量合格；否则，字符压印错误，字符压印质量不合格。