專利名稱：一種基于機(jī)器視覺的u型粉管的檢測方法及其檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測方法及其檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
U型粉管作為U型節(jié)能燈的重要組成部分，同時也是節(jié)能熒光管的前期產(chǎn)品，是由U型玻璃管經(jīng)過熒光粉漿噴涂而成。節(jié)能燈管的發(fā)光質(zhì)量主要取決于燈管內(nèi)壁三色基粉的涂粉均勻效果，因而能否實(shí)現(xiàn)對粉管涂粉效果的有效檢測至關(guān)重要。粉管在涂粉工藝加工完成后需要能夠快速準(zhǔn)確地測量涂粉效果，需要迅速剔除不合格的粉管，從而避免進(jìn)入下道工序，避免加工上的浪費(fèi)。在節(jié)能燈管的加工過程中，粉管的涂粉效果的有效檢測是實(shí)現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)。然而，由于工藝等因素，粉管的自動在線檢測成為燈管生產(chǎn)中的一個技術(shù)難題。但目前國內(nèi)外尚無自動化的熒光管的質(zhì)量檢測系統(tǒng)，現(xiàn)有工藝下，粉管的檢測一般采用人工通過肉眼以日光燈為背光進(jìn)行粉管涂粉效果檢測，工作環(huán)境惡劣、工作枯燥，效率低下，而且對于細(xì)微的瑕疵，人工難以進(jìn)行定性檢測，而且檢測時間較長，但其估計判斷的準(zhǔn)確與否取決于工人的操作經(jīng)驗和疲勞狀態(tài)；故一般檢測精度不高，檢測結(jié)果的可靠性低，不能滿足在線實(shí)時檢測的需要。專利號為5408104的美國專利公開了一種基于線性CCD的環(huán)形熒光管瑕疵檢測方法及其檢測裝置，該方法通過多個相機(jī)獲取環(huán)形燈管的表面圖像，通過設(shè)置閾值的方法濾除噪聲，利用圖像像素點(diǎn)的方向性來對環(huán)形燈管的表面瑕疵進(jìn)行檢測。但該檢測方法與檢測裝置僅僅能檢測環(huán)形燈管外表面的玻璃劃傷、裂痕，無法檢測熒光管內(nèi)壁的熒光粉噴涂效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測方法及其檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)U型粉管涂粉效果的實(shí)時精確測量。一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測方法，包括如下步驟:(I)采集待測U型粉管在各視角下對應(yīng)的粉管圖像；(2)從所述的粉管圖像中提取出ROI (Region of Interest,感興趣區(qū)域)；(3)對所述的ROI進(jìn)行紋理特征提取,得到ROI的LBP (Local BinaryPatterns,局部二值模式)直方圖，并根據(jù)LBP直方圖構(gòu)建LBP特征向量；(4)使ROI的LBP特征向量與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量進(jìn)行Ch1-square (卡方)距離計算,得到Ch1-square距離值；(5)根據(jù)步驟(2)至⑷遍歷所有粉管圖像，得到每張粉管圖像對應(yīng)的Ch1-square距離值；根據(jù)這些Ch1-square距離值,判斷待測U型粉管涂粉效果是否合格。所述的步驟(2)中，從粉管圖像中提取出的ROI方法為:首先根據(jù)待測U型粉管的外形，采用若干關(guān)鍵點(diǎn)對粉管圖像邊界曲線進(jìn)行估計；然后根據(jù)同心圓環(huán)與兩個矩形管腿的形狀規(guī)則利用幾何公式重建出待測U型粉管的邊界，進(jìn)而從粉管圖像中提取出ROI。所述的步驟(3)中，根據(jù)LBP直方圖構(gòu)建LBP特征向量的方法為:使LBP直方圖中10種模式對應(yīng)的像素個數(shù)分別作為LBP特征向量的10個元素值，從而構(gòu)建得到LBP特征向量。所述的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量通過以下方法求取:通過人工檢測獲取若干個涂粉效果合格的U型粉管，根據(jù)步驟(I)至(3)計算出每個U型粉管各視角粉管圖像所對應(yīng)的LBP特征向量；對于任一視角，對歸屬于該視角的所有粉管圖像的LBP特征向量求平均，得到的平均特征向量即為該視角粉管圖像的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量。所述的步驟⑷中，根據(jù)以下算式使LBP特征向量與對應(yīng)LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量進(jìn)行Ch1-square距離計算:
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測方法，包括如下步驟: (1)采集待測U型粉管在各視角下對應(yīng)的粉管圖像； (2)從所述的粉管圖像中提取出ROI； (3)對所述的ROI進(jìn)行紋理特征提取，得到ROI的LBP直方圖，并根據(jù)LBP直方圖構(gòu)建LBP特征向量； (4)使ROI的LBP特征向量與數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量進(jìn)行Ch1-square距離計算，得到Ch1-square距離值； (5)根據(jù)步驟(2)至(4)遍歷所有粉管圖像，得到每張粉管圖像對應(yīng)的Ch1-square距離值；根據(jù)這些Ch1-square距離值，判斷待測U型粉管涂粉效果是否合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，從粉管圖像中提取出的ROI方法為:首先根據(jù)待測U型粉管的外形，采用若干關(guān)鍵點(diǎn)對粉管圖像邊界曲線進(jìn)行估計；然后根據(jù)同心圓環(huán)與兩個矩形管腿的形狀規(guī)則利用幾何公式重建出待測U型粉管的邊界，進(jìn)而從粉管圖像中提取出R0I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于:所述的步驟(3)中，根據(jù)LBP直方圖構(gòu)建LBP特征向量的方法為:使LBP直方圖中10種模式對應(yīng)的像素個數(shù)分別作為LBP特征向量的10個元素值，從而構(gòu)建得到LBP特征向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于:所述的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量通過以下方法求取:通過人工檢測獲取若干個涂粉效果合格的U型粉管，根據(jù)步驟(I)至(3)計算出每個U型粉管各視角粉管圖像所對應(yīng)的LBP特征向量；對于任一視角，對歸屬于該視角的所有粉管圖像的LBP特征向量 求平均，得到的平均特征向量即為該視角粉管圖像的LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，根據(jù)以下算式使LBP特征向量與對應(yīng)LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量進(jìn)行Ch1-square距離計算:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于:所述的步驟(5)中，判斷待測U型粉管涂粉效果是否合格的標(biāo)準(zhǔn)為:使各Ch1-square距離值均與給定的距離閾值進(jìn)行比較，若所有Ch1-square距離值均小于所述的距離閾值，則判定待測U型粉管涂粉效果合格；否則，則判定待測U型粉管涂粉效果不合格。
7.一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測系統(tǒng)，包括:檢測平臺單元、圖像采集單元和圖像處理單元；所述的圖像采集單元用于采集待測U型粉管的粉管圖像；其特征在于:所述的圖像處理單元包括: ROI提取模塊，用于從所述的粉管圖像中提取出ROI ； 特征提取模塊，用于對ROI進(jìn)行紋理特征提取，得到LBP直方圖，進(jìn)而構(gòu)建對應(yīng)的LBP特征向量；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量； 距離計算模塊，用于計算出LBP特征向量與其對應(yīng)LBP標(biāo)準(zhǔn)特征向量的Ch1-square距離值； 質(zhì)量評判模塊，用于根據(jù)所述的Ch1-square距離值，判斷待測U型粉管涂粉效果是否合格。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的圖像處理單元還包括人機(jī)界面模塊，其用于顯示粉管圖像，并接收用戶的指令以對圖像處理單元中的其他模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的檢測平臺單元包括檢測臺和光源，檢測臺上設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)盤，電機(jī)轉(zhuǎn)盤四周分別設(shè)有四個光電傳感器，電機(jī)轉(zhuǎn)盤側(cè)部設(shè)有一指向光電傳感器的觸發(fā)條，所述的光電傳感器與圖像采集單元相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的光源連接有光源控制器，所述的光源控制器和光電傳感器均連接圖像處理單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的U型粉管的檢測方法，其通過圖像采集、ROI提取、紋理特征提取、Chi-square距離計算，最終判定粉管涂粉質(zhì)量；故利用關(guān)鍵點(diǎn)定位與滑動窗口檢測能有效檢出產(chǎn)品中的瑕疵點(diǎn)，從而提高了產(chǎn)品檢測效率，可以滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的燈管檢測要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對U型節(jié)能熒光管粉管涂粉質(zhì)量的高速、無損、定性檢測，檢測速度可達(dá)6個/秒鐘。本發(fā)明還公開了一種基于上述方法的檢測系統(tǒng)，其通過在光電傳感器的配合下，利用合理放置的背光源與高速工業(yè)相機(jī)能有效采集熒光管粉管圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)U型粉管涂粉效果的實(shí)時精確測量。
文檔編號G01N21/88GK103091332SQ20131001543
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者侯北平 申請人:浙江科技學(xué)院