一種點狀膠邊緣檢測方法及其應用與流程
2023-11-11 06:09:00 1
1.本發明涉及視覺測量領域，具體涉及一種點狀膠邊緣檢測方法及其應用。
背景技術：
2.點狀膠可以實現部件之間的粘接、密封，在一些領域可代替螺接、焊接等工藝，保持工件外表面美觀。點狀膠質量的好壞直接影響著工件的質量，為此需要檢測點狀膠是否存在殘缺，現有點狀膠檢測方法，通常依賴圖像分割測量膠水邊緣、直徑，若膠水塗抹在光滑平整的工件表面，通過閾值分割，可以獲得較為理想的膠水邊緣；但是，當點狀膠塗抹的工件表面有凹槽、劃痕時，採集到的工件圖像、背景複雜、對比度較低，從而使圖像分割任務的難度大大提升，容易混入噪點，導致現有方法分割不準確，無法有效獲知點狀膠塗膠情況。
技術實現要素：
3.為了解決上述技術問題，本發明提供一種點狀膠邊緣檢測方法，旨在解決工業生產複雜環境中點狀膠質量檢測問題；本方法可以減少背景噪點的幹擾，獲取到準確的邊緣點，從而進一步檢測點狀膠的邊緣完整性、內部完整性以及膠寬，為評估點狀膠的塗膠質量提供依據，具有自動化程度高、準確性好的特點，適用於在線塗膠質量檢測。
4.技術方案如下：
5.一種點狀膠邊緣檢測方法，所述點狀膠塗膠在工件表面，採集塗膠後的工件圖像，利用以下步驟，檢測點狀膠邊緣：
6.1)在工件圖像中獲取點狀膠所在roi區域，計算roi區域內各像素點的梯度角度，所述梯度角度為水平梯度和垂直梯度合成後的梯度方向與水平方向的夾角；
7.將梯度角度取絕對值後得出的角度值，記為單個像素點的方向角度a；
8.2)以roi區域的幾何中心為圓心、點狀膠的理論半徑為半徑作圓周；
9.再將圓周等分為n份，得到圓周上的n個等分點；
10.過所述圓心做水平線、與圓周交於兩點，將其中一點記為起始點；將等分點與起始點之間圓弧對應的圓心角記為等分點圓心角；
11.若等分點圓心角大於180
°
，則令360
°
減去等分點圓心角並用結果替換原始的等分點圓心角；
12.3)對每個等分點分別進行以下處理：
13.查找等分點的鄰域，計算鄰域內各點的方向角度a與等分點圓心角之間角度差值，判斷是否存在小於閾值i的角度差值：
14.若存在，則將角度差值最接近0
°
的點記為邊緣點；
15.若不存在，則該等分點的鄰域內沒有邊緣點；
16.4)統計步驟3)中標記的邊緣點數量，若數量大於預設值b，則roi區域內的點狀膠邊緣完整；否則，roi區域內的點狀膠邊緣殘缺。
17.為了減少噪點對檢測結果的影響，優選，在步驟1)中，分別對各個像素點的方向角度a進行以下賦值：
18.將0
°
～180
°
等分成多個角度區間；
19.判斷單個方向角度a所屬的角度區間，將所屬角度區間中的角度最大值賦值給該方向角度a；
20.查找單個像素點的鄰域，統計鄰域內其他像素點的方向角度a，將出現頻率最高的方向角度a賦值給該像素點的方向角度a；
21.對各個像素點進行相同的處理，獲取各個像素點的方向角度a。
22.優選，將0
°
～180
°
等分成5～10個角度區間；查找單個像素點的3
×
3鄰域或5
×
5鄰域；閾值i取值為5
°
～180
°
/s，s為角度區間的個數。
23.優選，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；優選，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；
24.進一步，步驟4)中，若roi區域內的點狀膠邊緣完整，利用邊緣點獲取膠寬：
25.擬合所有邊緣點，獲得圓心和直徑，將直徑值記為點狀膠的膠寬。
26.進一步，步驟4)中，若roi區域內點狀膠邊緣完整，還利用以下步驟進一步判斷膠水內部情況：
27.利用圓心和直徑獲取點狀膠的最小外接矩形，記為實測膠水區域；
28.獲取實測膠水區域的灰度共生矩陣，將其與模板膠水區域的灰度共生矩陣之間的相似度，若相似度大於閾值c，則膠水區域正常，否則膠水區域異常；閾值c取值0.8～0.95；
29.所述模板膠水區域為：在預先示教過程中存儲的塗膠正常的點狀膠最小外接矩形區域。
30.進一步，步驟1)中，在工件圖像中獲取點狀膠所在roi區域，方式如下：
31.根據預先示教過程存儲的點狀膠選框信息，在圖像中框選出點狀膠所在區域，記為roi區域；對roi區域進行去噪處理。
32.優選，所述預先示教過程在步驟1)之前進行，包括以下步驟：
33.選取點狀膠塗膠正常的工件作為模板工件，所述模板工件與待測工件為同一型號；
34.採集模板工件圖像，人工框選出待檢測的點狀膠區域，將該區域圖像存儲為模板圖像、將該區域的選框尺寸和選框位置記為選框信息；所述選框為正方形選框，其1/2邊長取值為1.2～1.5倍點狀膠理論半徑。
35.優選，步驟2)中，n取值30～360；步驟3)中，閾值i取值5
°
～30
°
，查找等分點的3
×
3鄰域或5
×
5鄰域；步驟4)中，預設值b取值0.6～0.9n。
36.進一步，若工件圖像中存在多個待檢測點狀膠，則對每個待檢測點狀膠分別進行1)～4)。
37.本方法具有以下特點：
38.由於點狀膠呈圓形，而圓形邊緣的點處的梯度方向指向圓心，基於圓心連接圓周點平行於梯度方向的原則，本方法計算等分點圓心角與周圍鄰域像素點的方向角度a的夾
角，篩選出滿足條件的邊緣點，再進一步分析膠水質量；本方法能夠有效抑制噪聲點的幹擾，獲得準確的邊緣點，提高後續點狀膠質量評估的準確性，適用於各類型點狀膠的實時檢測。
39.此外，本方法還對像素點的方向角度a進行了量化，將鄰域內出現頻率最高的方向角度a記為中心像素點的方向角度a，有效防止了噪聲幹擾；降低了對圖像質量的要求，對於圖像背景複雜、對比度差的情況，本方法依然能夠有效提取邊緣點。
40.同時，當工件中包含多個待檢測的點狀膠區域時，本方法可以同步處理多個點狀膠roi區域，實時性好，自動化程度高，可實現在線檢測。
附圖說明
41.圖1為圓周上的等分點和起始點示意圖；
42.圖2為將0～180
°
等分成5個角度區間的示意圖；
43.圖3為具體實施方式中實際採集的工件圖像；
44.圖4為採用現有閾值分割方法對工件圖像處理後的示意圖；
45.圖5為採用本發明方法對工件圖像處理後的示意圖。
具體實施方式
46.以下結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案進行詳細描述。
47.一種點狀膠邊緣檢測方法，所述點狀膠塗膠在工件表面，採集塗膠後的工件圖像，利用以下步驟，檢測點狀膠邊緣：
48.1)在工件圖像中獲取點狀膠所在roi區域，計算roi區域內各像素點的梯度角度，所述梯度角度為水平梯度和垂直梯度合成後的梯度方向與水平方向的夾角；
49.將梯度角度取絕對值後得出的角度值，記為單個像素點的方向角度a；
50.2)如圖1所示，以roi區域的幾何中心為圓心、點狀膠的理論半徑為半徑作圓周；
51.再將圓周等分為n份，得到圓周上的n個等分點；其中，n取值30～360；
52.過所述圓心做水平線、與圓周交於兩點，將其中一點記為起始點；將等分點與起始點之間圓弧對應的圓心角記為等分點圓心角；
53.若等分點圓心角大於180
°
，則令360
°
減去等分點圓心角並用結果替換原始的等分點圓心角；
54.3)對每個等分點分別進行以下處理：
55.查找等分點的鄰域，計算鄰域內各點的方向角度a與等分點圓心角之間角度差值，判斷是否存在小於閾值i的角度差值：其中，閾值i取值5
°
～30
°
；
56.若存在，則將角度差值最接近0
°
的點記為邊緣點；
57.若不存在，則該等分點的鄰域內沒有邊緣點；
58.具體實施中，查找等分點的3
×
3鄰域或5
×
5鄰域；
59.4)統計步驟3)中標記的邊緣點數量，若數量大於預設值b，則roi區域內的點狀膠邊緣完整；否則，roi區域內的點狀膠邊緣殘缺。
60.其中，預設值b取值0.6～0.9n。
61.為了減少噪點對檢測結果的影響，本實施例中，在步驟1)中，分別對各個像素點的
方向角度a進行以下賦值：
62.如圖2所示，將0
°
～180
°
等分成多個角度區間；
63.判斷單個方向角度a所屬的角度區間，將所屬角度區間中的角度最大值賦值給該方向角度a；當等分為5個角度區間時，角度最大值分別為36
°
、72
°
、108
°
、144
°
、180
°
；
64.查找單個像素點的鄰域，統計鄰域內其他像素點的方向角度a，將出現頻率最高的方向角度a賦值給該像素點的方向角度a；
65.對各個像素點進行相同的處理，獲取各個像素點的方向角度a。
66.為了提高檢測結果的準確性，優選將0
°
～180
°
等分成5～10個角度區間；查找單個像素點的3
×
3鄰域或5
×
5鄰域；此時，閾值i取值為5
°
～180
°
/s，s為角度區間的個數。
67.具體實施時，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；
[0068][0069]
具體的，步驟2)，將圓周等分為n份，得到圓周上的n個等分點；可以採取以下步驟：以起始點作為第一個等分點，沿圓周逆時針旋轉，每間隔1
°
～12
°
標記一個等分點。
[0070]
步驟4)中，若roi區域內的點狀膠邊緣完整，利用邊緣點獲取膠寬：
[0071]
擬合所有邊緣點，獲得圓心和直徑，將直徑值記為點狀膠的膠寬。
[0072]
本實施例中，採用最小二乘法擬合邊緣點，得出圓心和半徑。
[0073]
更具體的，還利用以下步驟進一步判斷膠水內部情況：
[0074]
利用圓心和直徑獲取點狀膠的最小外接矩形，記為實測膠水區域；
[0075]
獲取實測膠水區域的灰度共生矩陣，將其與模板膠水區域的灰度共生矩陣之間的相似度，若相似度大於閾值c，則膠水區域正常，否則膠水區域異常；閾值c取值0.8～0.95；
[0076]
實際應用時，若評估出膠水區域異常，則將該膠水區域標記，提示用戶補膠。
[0077]
所述模板膠水區域為：在預先示教過程中存儲的塗膠正常的點狀膠最小外接矩形區域。
[0078]
步驟1)中，在工件圖像中獲取點狀膠所在roi區域，方式如下：
[0079]
根據預先示教過程存儲的點狀膠選框信息，在圖像中框選出點狀膠所在區域，記為roi區域；對roi區域進行去噪處理。
[0080]
其中，所述預先示教過程在步驟1)之前進行，包括以下步驟：
[0081]
選取點狀膠塗膠正常的工件作為模板工件，所述模板工件與待測工件為同一型號；
[0082]
採集模板工件圖像，人工框選出待檢測的點狀膠區域，將該區域圖像存儲為模板圖像、將該區域的選框尺寸和選框位置記為選框信息；所述選框為正方形選框，其1/2邊長取值為1.2～1.5倍點狀膠理論半徑。
[0083]
如圖3所示，圖中，包含5個點狀膠，均位於槽孔上，用於後期的密封、固定。對每個待檢測點狀膠分別進行1)～4)，得出5個點狀膠的邊緣點，檢測效果如圖5所示，由圖可知，本方法獲得邊緣點完整、準確，不易受到背景槽孔的幹擾。而採用閾值分割方法，易受到背景幹擾，如圖4所示，分割出的點膠殘缺、與槽孔區域粘連，噪點多，邊緣不清晰，無法有效分割出準確的點膠區域，不利於後續評估點膠塗膠質量。
[0084]
本方法將梯度信息與圓心角結合，篩選符合邊緣特徵的點，能夠有效抑制複雜背
景的幹擾，提取出的邊緣點噪點少，為後續評估塗膠質量，提供了有力保障。
[0085]
前面對本發明具體示例性實施方案所呈現的描述是出於說明和描述的目的。前面的描述並不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案並進行描述是為了解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現並利用本發明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發明的範圍旨在由所附權利要求書及其等價形式所限定。