白玻璃板表面崩邊缺陷檢測方法與流程
2024-03-29 07:28:05 1
本發明涉及圖像分析領域，特別涉及一種白玻璃板表面崩邊缺陷檢測方法。
背景技術：
如今智慧型手機已被廣泛使用，手機蓋板是智慧型手機設備重要的組件。在手機蓋板檢測的過程中，崩邊是白玻璃板最常見的缺陷之一。目前崩邊缺陷檢測以人工方式為主，由於其不太明顯，須以一定角度的強光照射，並以黑色材質為底輔助檢測。人工檢測的方式不僅耗時較長，且由於視覺疲勞的影響，容易出現遺漏的現象。
崩邊缺陷顯示在圖像上，僅僅是比正常輪廓寬度多出4～7個像素，特徵較弱。已有的缺陷檢測的算法或設備，由於精度較差，只能檢測特徵明顯的、較大的崩邊缺陷，導致較高的漏檢率或誤檢率，效果較差。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一種白玻璃板表面崩邊缺陷檢測方法，提高了檢測的精度、效率和魯棒性。
本發明的白玻璃板表面崩邊缺陷檢測方法，包括以下步驟：
步驟1，掃描得到白玻璃板圖像，對所述白玻璃板圖像進行二值化處理；
步驟2，提取二值化圖像中白玻璃板的外輪廓，將外輪廓分割為一組子輪廓；查找各子輪廓上的點，分別對各子輪廓上查找到的點進行擬合；
步驟3，按預設的步長，在各子輪廓上選取檢測部位，對各檢測部位的寬度值進行檢測並記錄；
步驟4，對步驟3記錄的寬度值進行聚類，計算出元素數目最多的類對應的寬度值均值；
步驟5，將步驟3記錄的寬度值逐一與所述寬度值均值進行比較並計算兩者差值的絕對值；若任一寬度值小於所述寬度值均值，並且所述兩者差值的絕對值大於預設的閾值，則判斷為當前檢測的白玻璃板存在崩邊缺陷。
優選的，所述白玻璃板為外輪廓僅由直線段和圓弧構成的白玻璃板。
優選的，所述白玻璃板的形狀為圓角矩形或圓角正方形。
優選的，步驟2具體包括以下內容：
步驟21，依據預設的周長閾值和面積閾值，對步驟1中得到的二值化圖像進行白玻璃板外輪廓的提取；
步驟22，查找步驟21中所提取白玻璃板外輪廓中四條直線段上的點，並對各直線段上所查找到的點分別進行擬合，得到對應的四個直線方程；
步驟23，根據所述四個直線方程，計算出四條直線的交點坐標，得到外輪廓外接矩形的四個頂點，並構建外輪廓的外接矩形；
步驟24，基於步驟21中所提取的外輪廓、以及步驟23中得到的外接矩形，查找步驟21中所提取的外輪廓中四條直線段與四段圓弧的過渡點；
步驟25，根據所述過渡點，將整個外輪廓分割成互不重疊的四段直線段子輪廓和四段圓弧子輪廓；分別確定各子輪廓的起始點、結束點坐標；
步驟26，查找四段圓弧子輪廓上的點，分別擬合各圓弧子輪廓上所查找到的點，得到各圓弧子輪廓的方程。
優選的，步驟22具體包括：
步驟221，以圖像的中心(rows/2,cols/2)為起點，向白玻璃板外輪廓中四條直線段引分別出兩條或兩條以上的射線，得到白玻璃板外輪廓中各直線段上的交點坐標，組成四個點集；其中，rows和cols分別為圖像的行數和列數，白玻璃板外輪廓中同一直線段對應射線中，相鄰兩條射線間的夾角的角度為預設值；
步驟222，分別擬合步驟221得到的四個點集，得到白玻璃板外輪廓中四條直線段所在直線的方程。
優選的，步驟24中所述查找步驟21中所提取的外輪廓中四條直線段與四段圓弧的過渡點，具體方法為：以外輪廓外接矩形的各頂點為起點，沿與之相交的矩形的兩條鄰邊，查找各矩形邊與外輪廓的第一個交點，得到外輪廓上直線段與圓弧的八個過渡點。
優選的，步驟26中查找各圓弧子輪廓上的點，具體方法為：
連接圓弧的起始點A1、結束點A2，得到圓弧A1A2的弦，計算出該弦的中點Amid；並利用經過點Amid的水平線，將對應的圓弧A1A2分為兩段：A1A3、A2A3；
對於與水平直線段子輪廓相連的圓弧段A1A3，按預設的步長，在垂直方向上查找圓弧段A1A3上的點；對於與垂直直線段子輪廓相連的圓弧段A2A3，按預設的步長，在水平方向上查找圓弧段A2A3上的點。
優選的，步驟4中檢測直線段子輪廓的寬度時，基於步驟25得到的對應直線段子輪廓的起始點、結束點對應的坐標範圍，在各檢測部位上，沿直線段的垂線方向由直線段子輪廓外側向內側進行檢測。
優選的，步驟4中檢測圓弧子輪廓的寬度時，基於步驟25得到的對應圓弧子輪廓的起始點、結束點對應的坐標範圍和步驟26得到的對應圓弧子輪廓的方程，計算出圓弧法線方程，在各檢測部位上，沿圓弧的法線方向由圓弧子輪廓外側向內側進行檢測。
優選的，步驟22中用直線方程擬合白玻璃板的外輪廓中四條直線段上的點坐標。
優選的，步驟26中用五階多項式擬合各圓弧子輪廓上的點坐標。
優選的，所述圓弧法線方程為
本發明提供的崩邊缺陷檢測方法，將整個外輪廓劃分為互不重疊的一組子輪廓，對各子輪廓在不同方向上檢測輪廓寬度值，對這些輪廓寬度值進行聚類，選擇元素最多的類別求出均值，將各寬度值與該均值進行對比，檢測崩邊缺陷是否存在。本發明能夠有效檢測圖像特徵較弱的崩邊缺陷，具有較高的效率和魯棒性。
附圖說明
圖1是本實施例的流程示意圖；
圖2是本實施例中步驟2的具體流程示意圖；
圖3是本實施例中查找白玻璃板外輪廓中直線段上點的示意圖；
圖4是本實施例中查找圓弧子輪廓上點的示意圖；
圖5是本實施例中各子輪廓寬度值檢測方法示意圖；
圖6是本實施例中輪廓寬度值檢測結果對應的局部效果圖；
圖7是本實施例崩邊缺陷檢測結果示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非旨在限制本發明的保護範圍。
本發明的白玻璃板表面崩邊缺陷檢測方法，如圖1所示，包括以下步驟：
步驟1，掃描得到白玻璃板圖像，對所述白玻璃板圖像進行二值化處理；本實施例中掃描圖像的方法為：光源從玻璃板的背面照射，旋轉的滾輪帶動玻璃板依次經過相機的視野，相機不斷進行掃描，掃描結束後生成一幅完整圖像；
步驟2，提取二值化圖像中白玻璃板的外輪廓(是指由輪廓最外側的單像素點圍成的封閉曲線)，將外輪廓分割為一組子輪廓；查找各子輪廓上的點，分別對各子輪廓上查找到的點進行擬合；
步驟3，按預設的步長，在各子輪廓上選取檢測部位，對各檢測部位的寬度值進行檢測並記錄；如圖6所示，是本實施例中輪廓寬度值檢測結果對應的局部效果圖；
步驟4，對步驟3記錄的寬度值進行聚類，計算出元素數目最多的類對應的寬度值均值；
步驟5，將步驟3記錄的寬度值逐一與所述寬度值均值進行比較並計算兩者差值的絕對值；若任一寬度值小於所述寬度值均值，並且所述兩者差值的絕對值大於預設的閾值，則判斷為當前檢測的白玻璃板存在崩邊缺陷；如圖7所示，是本實施例中檢測到的崩邊缺陷。
本實施例中，所述白玻璃板為外輪廓僅由直線段和圓弧構成的白玻璃板。
本實施例中，所述白玻璃板的形狀為圓角矩形或圓角正方形。
本實施例中，如圖2所示，步驟2具體包括以下內容：
步驟21，依據預設的周長閾值和面積閾值，對步驟1中得到的二值化圖像進行白玻璃板外輪廓的提取；本實施例中調用了OpenCV庫(Open Source Computer Vision Library，開源發行的計算機視覺庫)中的findContours(輪廓提取)函數；
步驟22，查找步驟21中所提取白玻璃板外輪廓中四條直線段上的點，並對各直線段上所查找到的點分別進行擬合，得到對應的四個直線方程；
步驟23，根據所述四個直線方程，計算出四條直線的交點坐標，得到外輪廓外接矩形的四個頂點，並構建外輪廓的外接矩形；
步驟24，基於步驟21中所提取的外輪廓、以及步驟23中得到的外接矩形，查找步驟21中所提取的外輪廓中四條直線段與四段圓弧的過渡點；
步驟25，根據所述過渡點，將整個外輪廓分割成互不重疊的四段直線段子輪廓和四段圓弧子輪廓；分別確定各子輪廓的起始點、結束點坐標；
步驟26，查找四段圓弧子輪廓上的點，分別擬合各圓弧子輪廓上所查找到的點，得到各圓弧子輪廓的方程。
本實施例中，如圖3所示，步驟22具體包括：
步驟221，以圖像的中心(rows/2,cols/2)為起點，向白玻璃板外輪廓中四條直線段分別引出兩條或兩條以上的射線，得到白玻璃板外輪廓中各直線段上的交點坐標，組成四個點集，例如，圖3所示的白玻璃板中四個點集分別為{pu1,pu2,pu3}、{pd1,pd2,pd3}、{pl1,pl2,pl3,…,pl7}和{pr1,pr2,pr3,…,pr7}；其中，rows和cols分別為圖像的行數和列數，白玻璃板外輪廓中同一直線段對應射線中，相鄰兩條射線間的夾角的角度為預設值；
步驟222，分別擬合步驟221得到的四個點集，得到白玻璃板外輪廓中四條直線段所在直線的方程。
本實施例中，圖3還可以用來說明查找過渡點的方法，輪廓外接矩形的四個頂點為A、B、C、D，步驟24中所述查找步驟21中所提取的外輪廓中四條直線段與四段圓弧的過渡點，具體方法為：
以輪廓外接矩形的各頂點為起點，沿與之相交的矩形的兩條鄰邊，查找各矩形邊與外輪廓的第一個交點，得到外輪廓上直線段與圓弧的八個過渡點(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)。例如，以頂點A為起始點，分別沿和方向上查找得到矩形與外輪廓的交點A2和A1。
本實施例中，如圖4所示，步驟26中查找各圓弧子輪廓上的點，具體方法為：
以圓弧A1A2為例，連接圓弧的起始點A1、結束點A2，得到圓弧A1A2的弦，計算出該弦的中點Amid；並利用經過點Amid的水平線，將對應的圓弧A1A2分為兩段：A1A3、A2A3；
對於與水平直線段子輪廓相連的圓弧段A1A3，按預設的步長，在垂直方向上查找圓弧段A1A3上的點；對於與垂直直線段子輪廓相連的圓弧段A2A3，按預設的步長，在水平方向上查找圓弧段A2A3上的點。
本實施例中，如圖5所示，步驟4中檢測直線段子輪廓的寬度時，基於步驟25得到的對應直線段子輪廓的起始點、結束點對應的坐標範圍，在各檢測部位上，沿直線段的垂線方向由直線段子輪廓外側向內側進行檢測。
本實施例中，如圖5所示，步驟4中檢測圓弧子輪廓的寬度時，基於步驟25得到的對應圓弧子輪廓的起始點、結束點對應的坐標範圍和步驟26得到的對應圓弧子輪廓的方程，計算出圓弧法線方程，在各檢測部位上，沿圓弧的法線方向由圓弧子輪廓外側向內側進行檢測。
本實施例中，步驟22中用直線方程擬合白玻璃板的外輪廓中四條直線段上的點坐標。
本實施例中，步驟26中用五階多項式擬合各圓弧子輪廓上的點坐標。
本實施例中，所述圓弧法線方程為
本領域技術人員應該能夠意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的方法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明電子硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。本領域技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。