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《哈尔滨工业大学》 2008年
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钢板表面缺陷检测技术的研究

程万胜  
【摘要】: 钢板表面缺陷在线检测是提高钢板质量、改进钢板生产工艺、增强钢板生产企业市场竞争力的主要手段,但随着钢板生产技术的不断提高、用户对钢板表面质量要求不断升级,现有的表面检测系统已不能满足当前钢板生产的需要。随着电子技术、计算机技术和人工智能技术的发展,机器视觉技术逐渐成为了钢板表面缺陷检测技术研究的主要方向,到二十世纪末,德国、美国、日本等少数西方发达国家相继研究成功了基于视觉的钢板表面缺陷检测系统,为提高其钢板质量做出了突出贡献;而我国目前在这方面的研究还处于初级阶段,没有可在线使用的产品,一定程度上制约了我国钢板表面质量的提高。 机器视觉表面缺陷检测系统的关键技术是图像的高速采集和实时处理。目前图像采集采用标准摄像机进行,分为线阵和面阵两种方式,线阵通过相对运动逐行扫描采集图像,面阵则通过定时曝光实现图像采集。两种方式都把采集到的图像数据全部输出,在高速高精度要求下,系统数据通讯和实时处理要求很高,采用并行计算机阵列实现,使系统结构庞大、价格昂贵、维护困难,为用户的应用和技术的推广都造成了巨大阻力。从大量图像数据中,及时发现缺陷、描述缺陷和分类缺陷,达到实时处理,满足高速生产过程中在线检测的要求也是目前亟待解决的技术问题。 在分析现有系统的基础上,文中基于模块化、低成本、高性能的原则,开展了表面缺陷检测系统的方案设计和具体实现。对系统各主要部分进行了分析优化,研究了检测系统与被测目标、检测系统内各采集器的同步方法。 采用高速线阵CCD和大规模现场可编程逻辑芯片(FPGA)技术,研制了具有图像预处理功能的完全硬件化高速线阵缺陷采集器。实现了采集器采集图像的同时自动识别缺陷信息,降低了系统对通讯和数据存储、处理的要求。 对缺陷采集系统的光电响应非均匀性和成像几何模型进行了标定研究。建立了系统光电响应模型和几何成像模型。分析了系统光电响应非均匀的主要原因,从系统信号响应的角度,对系统噪声进行了估计,实现了系统非均匀性标定。针对系统成像模型,从静态和动态两种状态分别对系统采集结果中图像坐标和目标坐标进行了标定研究,较正了系统畸变误差。 采用二维最大类间方差法和粒子群优化算法对缺陷图像进行了分割处理,改进了粒子群优化算法中惯性因子的进化策略,提高了缺陷分割速度。对缺陷的一阶统计特征、二阶统计特征和矩特征进行了提取,采用主成分分析(PCA)和独立成分分析(ICA)技术相结合,提取了非相关且独立的特征矢量,对缺陷特征进行了降维处理。 比较了现有分类器的优缺点,采用支持向量机空间球体多值分类原理和有序加权算子相结合的方法,对缺陷样本进行了分类器设计和分类泛化实验。在样本有限的条件下,分类准确率达到了84%。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 乔文治;缪君;;基于机器视觉的航空零件表面刮痕检测系统研究[J];计算机与现代化;2012年06期
2 范王展;刘学春;关菊梅;;表面检测系统在热镀锌线的应用[J];金属世界;2014年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 黄永林;PCB光电检孔机关键技术研究及其系统实现[D];电子科技大学;2010年
2 韩芳芳;表面缺陷视觉在线检测关键技术研究[D];天津大学;2012年
3 阎玉芹;塔式起重机钢结构健康监测技术与实验研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余明;带钢表面缺陷视觉检测与算法实现[D];南昌大学;2011年
2 王磊;基于机器视觉的电池表面缺陷检测技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 商彦良;基于机器视觉的平面几何构型特征识别系统[D];燕山大学;2012年
4 郑凌;基于图像的轴承套加工缺陷检测研究[D];浙江大学;2012年
5 刘妍;基于机器视觉的锂电池极片涂布缺陷检测系统设计[D];中北大学;2012年
6 胡永芳;基于纹理特征的钢板表面缺陷检测技术研究[D];昆明理工大学;2012年
7 王辉全;带钢多源图像融合方法的研究[D];东北大学;2011年
8 宋克臣;带钢表面缺陷图像中目标区域的分割研究[D];东北大学;2011年
9 吴家伟;基于显著性特征的钢坯表面缺陷检测技术[D];上海交通大学;2013年
10 周超;基于图像处理的钢板表面缺陷检测系统的研究[D];辽宁工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙惠民;钢材的在线和成品检测[J];包钢科技;1994年01期
2 徐科,徐金梧,陈雨来;冷轧带钢表面缺陷在线监测系统[J];北京科技大学学报;2002年03期
3 谢小权,霍剑青;低照度CCD图像采集及噪声预处理[J];电子技术应用;2000年08期
4 刘健庄;基于二维直方图的图象模糊聚类分割方法[J];电子学报;1992年09期
5 姬光荣,时鹏,秦勃,贾同军,纪芳;基于内禀性结构模式的图像分割[J];电子学报;2002年10期
6 徐科,徐金梧;基于图象处理的冷轧带钢表面缺陷在线检测技术[J];钢铁;2002年12期
7 阳建宏;杨德斌;徐科;徐金梧;;非线性降维在冷轧带钢表面缺陷分类中的应用[J];钢铁;2005年12期
8 罗志勇,王斌,刘栋玉,吕新民,江涛;带钢表面缺陷检测系统的发展[J];钢铁;1996年S1期
9 佟首峰,阮锦,郝志航;CCD图像传感器降噪技术的研究[J];光学精密工程;2000年02期
10 陈迎娟,张之江,张智强;CCD像素响应不均匀性的校正方法[J];光学精密工程;2004年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
2 张备伟,吴福朝;基于正十二边行平面模板的摄象机自标定[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
3 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
4 陈弋兰;王鸣;孙书诚;;朴素贝叶斯分类器的误差估计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年04期
5 李景福;赵进辉;龙志军;刘诗安;;基于离散小波变换的农业图像处理研究[J];安徽农学通报;2007年03期
6 叶志伟;张金平;赖旭东;;基于粒子群算法的最大交叉熵的图像分割方法[J];安徽农业科学;2007年23期
7 张红涛;胡玉霞;张恒源;顾波;;储粮害虫图像识别中的特征压缩研究[J];安徽农业科学;2008年27期
8 张昭;何东健;;基于计算机视觉的竹块颜色分类方法研究[J];安徽农业科学;2010年26期
9 邱望标;朱金亮;;基于OpenCV的烟叶图像处理技术[J];安徽农业科学;2010年26期
10 郭延凤;查良松;黄大鹏;董张玉;;基于中心绿化带的城市道路提取方法研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 张友华;叶勇;;苹果形色特征的自动提取[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
3 孙玉峰;周德俭;朱少华;;基于VC++的SMT焊点图像边缘提取技术[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
4 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 王海霞;王春艳;卢晓;;手眼视觉系统的自标定技术[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Recognition of Corners of Planar Checkboard Pattern Image[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
8 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
10 程军娜;基于形态学多尺度图像分析的海藻细胞图像分割及特征提取[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
4 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
5 陈国强;准双曲面齿轮接触图像齿形轮廓和接触斑点的二维重构[D];河南理工大学;2010年
6 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
7 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
8 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
9 饶玉芳;无掩模光刻系统的研究与设计[D];南昌航空大学;2010年
10 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄洪钟,姚新胜;塔式起重机安全性研究与展望[J];安全与环境学报;2001年03期
2 周鸿,赵宏;一种用线阵CCD测量物体表面三维轮廓的新方法[J];半导体光电;2001年06期
3 陈小春;刘万春;朱玉文;刘建君;;基于接触式图像传感器的自动光学检测系统研究[J];半导体光电;2006年02期
4 王锋,阮秋琦,徐金强;基于动态阈值和分层检测的图像缺陷识别算法的研究与应用[J];北方交通大学学报;2002年01期
5 姚晓栋;张永宏;吴琦;薛波;;基于图像识别的印制电路板精密检测实验研究[J];兵工自动化;2006年06期
6 吕忠波;张立东;张怀伟;;弹体质量的在线自动检测[J];兵工自动化;2006年10期
7 闫蓓;王斌;李媛;;基于最小二乘法的椭圆拟合改进算法[J];北京航空航天大学学报;2008年03期
8 张培华;塔式起重机的常规检测与探索[J];北京建筑工程学院学报;2004年03期
9 徐科,徐金梧,陈雨来;冷轧带钢表面缺陷在线监测系统[J];北京科技大学学报;2002年03期
10 吴贵芳;徐科;徐金梧;杨朝霖;孙浩;王春梅;;形态小波在中厚板表面裂纹缺陷检测中的应用[J];北京科技大学学报;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩芳芳;表面缺陷视觉在线检测关键技术研究[D];天津大学;2012年
2 刘源泂;基于图像处理的钢板表面缺陷成像优化与深度信息提取方法研究[D];武汉科技大学;2011年
3 刘伟嵬;冷轧带钢表面缺陷检测中非缺陷信息滤除问题的研究[D];东北大学;2009年
4 裴继红;基于模糊信息处理的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;1998年
5 袁野;摄像机标定方法及边缘检测和轮廓跟踪算法研究[D];大连理工大学;2002年
6 吴小平;复杂桥梁结构综合监测系统开发研究[D];浙江大学;2005年
7 陈向伟;机械零件计算机视觉检测关键技术的研究[D];吉林大学;2005年
8 王明祥;独立分量分析方法及在图像处理中的应用研究[D];上海大学;2005年
9 裴强;结构健康诊断新方法研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
10 张昱;基于机器视觉的TFT-LCD屏mura缺陷检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋戈;火灾自动检测技术在无人值守变电站中的应用[D];沈阳理工大学;2010年
2 曹勇;基于机器视觉的工件检测系统若干问题的研究[D];合肥工业大学;2011年
3 李桂锋;基于机器视觉的OLED缺陷检测系统设计[D];电子科技大学;2011年
4 崔洪岩;基于机器视觉的弹体轮廓在线检测技术的研究[D];长春理工大学;2011年
5 王磊;基于机器视觉的电池表面缺陷检测技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 李晨光;管道焊缝无损检测的综合方法结合及图像处理[D];中国石油大学;2011年
7 付纪刚;基于支持向量机的边缘检测算法研究[D];西安科技大学;2011年
8 王岩;视觉注意模型的研究与应用[D];上海交通大学;2012年
9 杨雪荣;带钢表面质量计算机视觉检测关键技术研究[D];四川大学;2003年
10 任蕾;摄像机自标定及三维重建方法研究[D];上海海事大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 朱锡芳;陈功;许清泉;徐安成;杨辉;;改进灰关联在锂电池缺陷快速识别的应用[J];光电子技术;2013年02期
2 徐建元;于鸿洋;;基于计算机视觉的电池表面探伤方法[J];计算机应用;2013年07期
3 杨威;毛霆;张云;周华民;;注射制品表面缺陷在线检测与自动识别[J];模具工业;2013年07期
4 陈功;朱锡芳;许清泉;徐安成;杨辉;;基于亮度和OAA-SVM锂电池薄膜缺陷识别[J];通信技术;2013年03期
5 谢小鹏;王东辉;黄国健;王伟雄;王新华;;起重机械结构健康监测关键技术研究[J];起重运输机械;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 展培培;大型管件管端过弯矫圆工艺及智能化控制技术研究[D];燕山大学;2013年
2 谢飞;基于计算机视觉的自动光学检测关键技术与应用研究[D];南京大学;2013年
3 石永强;发动机缸体孔组位置测量系统研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段红旭;发动机缸体结合面孔组在线检测视觉图像定位方法研究[D];天津大学;2012年
2 郑凌;基于图像的轴承套加工缺陷检测研究[D];浙江大学;2012年
3 刘妍;基于机器视觉的锂电池极片涂布缺陷检测系统设计[D];中北大学;2012年
4 麦国铭;表面光洁的注塑制品外观缺陷视觉检测方法研究[D];华南理工大学;2012年
5 贺敏;分布式LED数字光源控制器的研究与应用[D];华南理工大学;2012年
6 吴家伟;基于显著性特征的钢坯表面缺陷检测技术[D];上海交通大学;2013年
7 李机智;基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测技术研究[D];吉林大学;2013年
8 李伟;基于机器视觉的车架平面度测量系统研究[D];长春工业大学;2013年
9 余一林;核反应堆安全壳法兰盘打磨清洗机器人的开发与研究[D];华南理工大学;2013年
10 徐建元;智能视频分析中关键技术的研究与应用[D];电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 章品正,万遂人;基于小波包分解的白细胞胞核边缘提取算法与实现[J];安徽广播电视大学学报;2002年01期
2 郭立忠,苏玉峰;2048位线阵CCPD摄象器件性能测试[J];半导体光电;1985年02期
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10 徐科,徐金梧,鹿守理,郭芳;冷轧带钢表面自动监测系统的研究[J];钢铁;2000年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘宏兵;小波变换在图像边缘提取和压缩编码中的应用研究[D];西安电子科技大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕红军,罗志勇;冷轧钢板表面缺陷检测的信号处理[J];量子电子学报;1991年01期
2 吕新民,罗志勇,刘栋玉,王斌;用面阵CCD实时检测运动带钢表面孔洞[J];光电工程;1997年01期
3 宗欣;;BASLER的45°顶端检测:一种表面缺陷检测的全面方案[J];记录媒体技术;2004年05期
4 孔月萍;王亚安;王快社;;基于不变矩的带钢数字图像的缺陷检测算法[J];无损检测;2010年01期
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7 郭慧平;王召巴;金永;;火箭发动机包覆层表面缺陷检测系统研究[J];电子测试;2011年02期
8 袁红中;付炜;郭永魁;;一种基于动态阈值的镀铜表面缺陷检测算法[J];燕山大学学报;2010年04期
9 段敬红;冯江;张发存;;基于软件构件的表面缺陷检测软件开发[J];计算机工程与科学;2009年10期
10 孙瑜;;圆柱体表面缺陷检测的ANSYS仿真[J];兵工自动化;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩立强;;基于图像分割技术的汽车发动机缸体表面缺陷检测[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
2 刘乃强;徐科;;形态学梯度在带钢表面缺陷检测中的应用[A];全国炼钢连铸过程自动化技术交流会论文集[C];2006年
3 葛文谦;赵慧洁;;高曲率微小零件表面缺陷及外形尺寸测量系统研究[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
4 何永辉;黄胜标;彭铁根;宗德祥;石桂芬;盛君龙;;带钢表面质量检测技术研究与实践[A];中国仪器仪表学会2007学术年会智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2007年
5 严刚;陆建;沈中华;倪晓武;;激光线源扫描法检测表面缺陷的实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
6 刘铁根;朱均超;邓集杰;王双;杨永;;基于高速DSP嵌入式图像检测系统研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 姜云波;张友寿;王巍;谢志强;李盛和;秦祖军;;铍激光焊缝微缺陷现场检测技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
8 武新军;谢三洋;康宜华;;表面缺陷开放磁路检测原理与方法[A];2007'湖北·武汉NDT学术年会论文集[C];2007年
9 杨丽丽;韩宁;张健;阚江明;;基于图像处理技术的强化木地板表面瑕疵检测算法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
10 姚力;;影响便携式电磁轭磁化规范的因素[A];2007四川省理化检验、无损检测学术交流年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 王市均;国际冶金新技术动态[N];世界金属导报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨铁滨;基于机器视觉的陶瓷球表面缺陷自动检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 王鹏;基于运动视觉技术的钢球表面缺陷检测[D];哈尔滨理工大学;2008年
3 赵彦玲;基于图像技术的钢球表面缺陷分析与识别[D];哈尔滨理工大学;2008年
4 张洪涛;钢板表面缺陷在线视觉检测系统关键技术研究[D];天津大学;2008年
5 程万胜;钢板表面缺陷检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 彭向前;产品表面缺陷在线检测方法研究及系统实现[D];华中科技大学;2008年
7 刘伟嵬;冷轧带钢表面缺陷检测中非缺陷信息滤除问题的研究[D];东北大学;2009年
8 吕哲;注塑制品视觉检测关键技术研究[D];东北大学;2009年
9 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 孙慧贤;基于纹理分析的视觉检测方法与应用研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王军强;板形及表面缺陷检测装置的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2010年
2 刘辉;激光超声表面缺陷检测机理研究[D];中北大学;2014年
3 郭旭;纸张表面缺陷检测系统上位机软件开发[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 冯超;基于机器视觉的光栅表面缺陷检测系统开发[D];哈尔滨理工大学;2014年
5 胡贵超;基于计算机视觉的钢材表面缺陷检测系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
6 薄胜坤;汽车制动器主缸体内表面缺陷检测技术研究[D];长春理工大学;2013年
7 周超;基于图像处理的钢板表面缺陷检测系统的研究[D];辽宁工业大学;2013年
8 AMEDOME MIN-DIANEY Kodjo;高精度激光三角测量表面缺陷检测[D];长春理工大学;2013年
9 马娟娟;木质板材表面缺陷检测技术研究[D];中北大学;2011年
10 李丽娟;基于机器视觉的五金件表面缺陷检测系统研究[D];电子科技大学;2011年
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