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视觉膜表面瑕疵检测系统基本组成

重庆膜表面瑕疵检测系统由图像采集模块、图像处理模块、图像分析模块、数据管理模块和人机界面模块组成。

图像采集模块由CCD摄像机、光学镜头、光源及其夹紧装置组成。其功能是完成产品表面图像的采集。在光源的照射下,产品表面通过光学镜头在相机传感器上成像。光信号首先被转换成电信号,然后再转换成可以被计算机处理的数字信号。目前,工业摄像机主要是基于CCDCMOS芯片。CCD是机器视觉中最常用的图像传感器。

光源直接影响图像质量。它的作用是克服环境光的干扰,保证图像的稳定性,获得尽可能高对比度的图像。目前常用的光源有卤素灯、荧光灯和发光二极管(LED)。LED光源以其体积小、功耗低、响应速度快、单色发光性能好、可靠性高、光线均匀稳定、易于集成等优点得到了广泛的应用。

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由光源组成的照明系统可分为光场照明和暗场照明、结构光照明和频闪照明。光场和暗场主要描述摄像机与光源之间的位置关系。光场照明是指摄像机直接接收来自目标上光源的反射光。一般情况下,摄像机和光源分布在不同的侧面,便于安装;暗场照明是指摄像机间接接收光源对目标的散射光。一般来说,相机和光源分布在同一侧。它的优点是可以获得高对比度的图像。结构光照明是将光栅或线性光源投射到被测物体上,根据被测物体的畸变情况解调出被测物体的三维信息。频闪照明是将高频光脉冲照射到物体上。相机拍摄需要与光源同步。

图像处理模块主要包括图像去噪、图像增强和恢复、缺陷检测和目标分割。

由于场景环境、CCD图像的光电转换、传输电路和电子元器件等都会产生图像噪声,这些噪声降低了图像质量,从而给图像处理和分析带来了不良影响,因此必须对图像进行预处理去噪。图像增强的目的是有目的地强调图像的整体或局部特征,使原始不清晰的图像变得清晰或突出一些有趣的特征,扩大图像中不同对象的特征之间的差异,抑制不感兴趣的特征,提高图像质量,丰富图像量并加强了图像判读和识别效果的处理方法。图像复原是通过计算机处理重建或恢复退化图像的过程。图像恢复通常采用与图像增强相同的方法,但图像增强的效果仍需在下一阶段得到验证;而图像恢复则试图利用退化过程的先验知识来恢复退化图像的原始特征,如消除加性噪声、恢复运动图像分割的目的是分割出图像中的目标区域,以便进一步处理。

图像分析模块主要包括特征提取、特征选择和图像识别。

特征提取的功能是从图像像素中提取能够描述目标特征的表达量,并将不同目标之间的差异映射到低维特征空间,从而压缩数据量,提高识别率。表面缺陷检测通常提取的特征包括纹理特征、几何特征、颜色特征、变换系数特征等,利用多信息融合的特征向量对不同类型的缺陷进行可靠的识别。这些特征之间通常存在冗余信息,不能保证特征集是最优的。一个好的特征集应该具有简单性和鲁棒性,需要从特征集中进一步选择更有利于分类的特征,即特征选择。图像识别主要是根据提取的特征集训练分类器,使其能够正确地对表面缺陷类型进行分类和识别。


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