一种基于数字图像处理的拉链链带缺陷检测方法

摘要

本发明涉及一种基于数字图像处理的拉链链带缺陷检测方法，属于五金制品行业中拉链外观质量检验技术领域中的新技术。利用由目标定位触发装置、图像采集传感器、传送带驱动装置、背景光源装置、传送皮带、分拣装置和PC机或嵌入式控制系统构成的检测装置进行检测，待检测拉链产品被送入检测装置的传送皮带平台上，再由驱动装置的驱动送至检测区域，然后，由目标定位触发装置对拉链产品进行目标定位，由图像采集传感器获取拉链链带数字图像，然后将图像传输至PC机或嵌入式控制系统，PC机或嵌入式控制系统对目标图像进行处理，根据处理的结果和判别标准比较判断拉链链带区域是否存在缺陷。具有检测程序简单、检测速度快、检测准确性高等特点。

主权项

一种基于数字图像处理的拉链链带缺陷检测方法，其特征在于：利用由目标定位触发装置（2）、图像采集传感器（3）、传送皮带驱动装置（4）、背景光源装置（5）、传送皮带（6）、分拣装置（7）和PC机或嵌入式控制系统（8）构成的检测装置进行检测，前道生产工序已完成的待检测拉链产品（1）被送入检测装置的传送皮带（6）平台上，在传送皮带驱动装置（4）的驱动下，拉链产品由传送皮带（6）传送进入检测区域，目标定位触发装置（2）对拉链产品进行目标定位，若拉链产品已进入图像采集传感器中心视野区域，则触发点亮背景光源装置（5）的LED条形光源，并同时启动图像采集传感器（3），获取区域轮廓清晰可见的拉链链带数字图像，然后将目标图像传输至PC机或嵌入式控制系统（8），PC机或嵌入式控制系统（8）对目标图像进行滤波、拉链水平旋转、边缘检测和边界轮廓提取处理，根据处理的结果和判别标准比较判断拉链链带区域是否存在缺陷，根据检测结果将合格的拉链产品送入下一道包装生产工序，将存在链带缺陷的拉链产品通过分拣装置（7）送入次品区域，完成拉链链带缺陷检测，所述检测包括以下步骤：1）采用图像采集传感器获取拉链图像，并采用基于灰度阈值的图像分割方法，通过设置阈值，实现对拉链图像的金属链牙和图像背景、链带的分割，去除拉链链带和原采集图像背景，提取拉链链牙骨架；2）根据拉链拉合部分在图像中的粗略位置，在此区域中设定两个分析区域，根据重心算法分别得到这两个分析区域内的链牙的重心位置，通过两个区域重心坐标值，计算得到两个区域重心点的角度，以图像中心坐标为基准点，以该角度作为旋转角度使处于不同角度位置的拉链图像旋转至水平位置； 3）对旋转后的图像进行均值滤波处理，平滑图像，减少噪声干扰，以便后续边缘检测操作处理；4）运用基于泛函最优化的Canny边缘检测算子提取拉链链带边缘；5）选取拉链链带边缘任意一点，以该点为起始点，根据四连通边界跟踪算法得到拉链链带边界，以链带边界提取清晰的链带轮廓图像，从图像背景中将拉链链带部分分割出来，去除因为旋转图像导致图像不完全处于目标区域的影响；6）通过从左往右按列进行查找边缘链带边缘像素点，记录最先找到像素点的纵坐标值，认定该点为链带左侧位置；利用相同方法从右往左查找链带右侧位置坐标值，计算两侧坐标值的差值得到链带总长，若总长超过预设阈值，则认定链带过长，判定该拉链为不合格产品，跳出程序，进行后续分拣操作；若未超出预设阈值，继续后续检测操作；7）在拉链拉合区域中选取整幅图像的一列像素，以该列像素为扫描对象，从上往下计算该列像素的像素值梯度，预设阈值，检测该列像素每一个像素点的梯度值是否超出阈值，若超出阈值，则认定该像素点发生灰度跳变，认定该点为拉链链带上边缘，记录该点纵轴坐标，继续向下进行上述检测，直到搜索到拉链链带下边缘，并记录该点纵轴坐标值；8）根据拉链链带的上下边缘的纵轴坐标值计算得到拉链链带上下两条边缘的中间线，以该线为中线，将拉链链带划分为上下两个部分，并以中间线为基准，从右向左查找灰度跳变点，若查找到，则认定该灰度跳变点为拉链开叉起始点，以该点横坐标为基准，将拉链链带上半部分分割成拉链链带拉合部分和拉链链带开叉部分两个分析区域；9）使用图像异或算法，将拉链链带下半部分与整个图像进行图像异或算法处理，获得只包含拉链链带上半部分图像；10）通过之前记录的链带左侧横坐标值，根据检测余量，得到链带左侧检测起始位置的横坐标值，拉链开叉起始点的横坐标为终止值，以10个像素的距离为增量从左至右循环设置检测扫描列，沿扫描列从上往下查找链带边缘点的灰度跳变情况，记录发生灰度跳变时的边缘点的纵坐标值，计算两个相邻边缘检测点的纵坐标之差的绝对值，根据检测精度预设阈值，判断该差的绝对值是否大于阈值，若大于阈值，则判定该两个相邻边缘检测点之间的链带边缘存在缺陷，跳出程序，否则进入拉链链带开叉部分的检测操作；11）使用图像异或算法，将拉链链带拉合的上半部分与链带的上半部分图像进行图像异或处理，获得只包含拉链链带开叉的上半部图像；12）根据拉链链带开叉部分在图像中的粗略位置，在拉链链带开叉部分的两端任选两列，分别以上述两列作为查找基准，从上向下查找第一个灰度跳变点，若找到则认定该点为链带上边缘，并记录该点坐标值，根据这两个灰度跳变点的坐标，以左侧灰度跳变点为基准点，计算两点之间的角度，以该角度为旋转角度将链带开叉上半部分旋转至水平位置；13）查到链带开叉上半部分的左右两端横坐标值，以链带左侧的横坐标值作为检测起始值，链带的右侧横坐标为终止值，以10个像素的距离为增量从左至右循环设置检测列基准线，沿列基准线从上往下查找链带边缘点的灰度跳变情况，记录灰度跳变时的边缘点的纵坐标值，计算两个相邻检测点的纵坐标之差的绝对值，根据检测精度预设阈值，判断该差的绝对值是否大于阈值，若大于阈值，则判定该两个相邻检测点之间的链带边缘存在缺陷，跳出程序，否则进入拉链链带下半部分的检测操作；14）以拉链链带上下两条边缘的中间线为镜射轴，将链带下半部分镜射到中间线上方，得到只存在处在中间线上方的链带下半部分图像，跳入10）至13）的程序，如果检测到链带缺陷则跳出程序，如果未检测到链带缺陷则结束程序，表明该拉链链带完好，为合格产品；15）根据检测拉链链带是否存在缺陷，输出不同的信号。