机器视觉在表面瑕疵检测的应用

方向性纹路中的表面瑕疵

应用机器视觉于方向性纹路 之表面瑕疵检测

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路的种类 有方向性的纹路(directional texture)–灰阶变化具有规则性且依特定方向重复的现 象，且呈现某些固定方向的结构特征 –如纺织品之经纬或切削加工件之刀纹等

无方向性之随机纹路(random texture)–不具固定方向性，且随机分布于物体表面 –例如金属铸件

方向性纹路中的表面瑕疵

举例

布紋

切削加工件

金屬鑄件

方向性纹路中的表面瑕疵

本研究的方法 事先并不需要建立纹路的特征指针，而是藉由 傅立叶转换可以凸显方向性纹路之周期性特征 的特性，以及反傅立叶转换之影像还原技术， 来进行方向性纹路之表面瑕疵检测。

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路之图例 方向性纹路-切削加工件

(a1) 原始影像

(a2) 傅立叶转换影像

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路之图例 随机纹路-金属铸件

(b1) 原始影像

(b2) 傅立叶转换影像

方向性纹路中的表面瑕疵

各个流程方法之处理结果21000 18000 15000 ¨ ¤ × 12000 « Ö ² ¥ 9000 [ È ­ 6000

A 30000

(a) 原始影像() 39

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 130 140 150 160 170

(b) 图(a)之傅立叶转换影 像( 129 )

Nó à « § ¤ × À¤ ´ ¤ ¨ «

(c) 傅立叶转换之霍氏累加值直方图

(d) 高频谱频带(频带宽 w 度 )

(e) 反傅立叶转换影像

(f) 凸显瑕疵

方向性纹路中的表面瑕疵

影像转换 将原始影像由空间域转为频率域的 傅立叶频谱N 2 N 2

F u, v

1 N

f x, y exp j 2 ux vy N x N N y 2 2

方向性纹路中的表面瑕疵

研究方法-傅立叶转换

(a1) 原始影像

(a2)傅立叶转换影像

方向性纹路中的表面瑕疵

研究方法-霍氏转换v(u , v)

(u0 ,v0)

u

原始影像18000 15000 ¨ 12000 ¤ × « Ö 9000 ² ¥ [ È 6000 ­

A 30000

傅立叶影像

0

10 20 30

40 50

60 70 80

90 100 110 120 130 140 150 160 170

Nó à « § ¤ × À¤ ´ ¤ ¨ «

方向性纹路中的表面瑕疵

高周期分量之方向角度 (1) 非监督式之自动判定法：针对方向性明显且明确的纹路，如刀纹 (2) 监督式之事先指定参数法：针对方向性不明显且不明确的纹路，如布纹18000 15000 ¨ 12000 ¤ × « Ö 9000 ² ¥ [ È 6000 ­

A 30000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Nó à « § ¤ × À¤ ´ ¤ ¨ «

原始影像

傅立叶影像18000 15000 ¨ 12000 ¤ × « Ö 9000 ² ¥ [ È 6000 ­A

3000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 Nó à « § ¤ × À¤ ´ ¤ ¨ «

方向性纹路中的表面瑕疵

去除傅立叶频谱上宽度为Δω之高功率频谱频带 (本研究中Δω设为15)v L

L L

A

OB

u

w

方向性纹路中的表面瑕疵

影像还原 反傅立叶转换 使得原始影像上具规律性纹路呈现为 一致性的影像 x, y 1 F (u, v) 1 f N NF u, v exp j 2 ux vy N N u v 2 2 N 2 N 2

方向性纹路中的表面瑕疵

铣削刀纹纹路之

实验结果

(a1) 无瑕疵之铣削原 始影像( =28)

(a2) 图(a1)之傅立叶频谱

(a3) w =15之反傅立叶 影像( =8)

(a4) 检测结果影像

(b1) 瑕疵为刮痕之铣削 (b2) 图(b1)之傅立叶频谱 原始影像( =32)

(b3) w =15之反傅立 叶影像( =9)

(b4) 检测结果影像

方向性纹路中的表面瑕疵

刨削刀纹纹路之实验结果

(a1) 无瑕疵之刨削原 始影像( =21)

(a2) 图(a1)之傅立叶频 谱

(a3) w =15之反傅立 叶影像( =10)

(a4) 检测结果影像

(b1) 瑕疵为刮痕之 刨削原始影像 ( =19)

(b2) 图(b1)之傅立叶频 谱

(b3) w =15之反傅立 叶影像( =12)

(b4) 检测结果影像

方向性纹路中的表面瑕疵

布纹纹路之实验结果

(a1) 无瑕疵之布纹原始 影像( =10)

(a2) 图(a1)之傅立叶频 谱

(a3) w =15之反傅立 叶影像( =3)

(a4) 检测结果影像

(b1) 瑕疵为油污之布纹 原始影像( =10)

(b2) 图(b1)之傅立叶频 谱

(b3) w=15之反傅立叶 影像( =7)

(b4) 检测结果影像

方向性纹路中的表面瑕疵

布纹纹路之实验结果(续)

(c1) 瑕疵为毛球之布纹 原始影像( =11)

(c2) 图(c1)之傅立叶频 谱

(c3) w =15之反傅立叶 影像( =4)

(c4) 检测结果影像

(d1) 瑕疵为脱线之布纹 原始影像( =11)

(d2) 图(d1)之傅立叶频 谱

(d3) w =15之反傅立叶 影像( =4)

(d4) 检测结果影像

方向性纹路中的表面瑕疵

木纹纹路之实验结果

(a1) 无瑕疵之木纹原始 影像( =10)

(a2) 图(a1)之傅立叶频谱

(a3) w =15之反傅立叶 影像( =5)

(a4) 检测结果影像

(b1) 瑕疵为压痕之木纹 原始影像( =11)

(b2) 图(b1)之傅立叶频 谱

(b3) w =15之反傅立叶 影像( =6)

(b4) 检测结果影像

方向性纹路中的表面瑕疵

木纹纹路之实验结果(续)

(c1) 瑕疵为头发之木纹 原始影像(不同方 向)( =10)

(c2) 图(c1)之傅立叶频 谱

(c3) w =15之反傅立叶 影像( =6)

(c4) 检测结果影像

(d1) 瑕疵为头发之木纹 原始影像(同方向 )( =10)

(d2) 图(d1)之傅立叶频 谱

(d3) w =15之反傅立叶 影像( =6)

(d4) 检测结果影像

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vmdm.html