收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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

刘源泂  
【摘要】:本文针对机器视觉钢板表面缺陷检测技术中的成像优化和深度信息特征提取问题,以如何提高成像质量为切入点,深入研究了钢板生产工艺、表面光学性质及缺陷最优化成像的内在规律和相关理论,基于立体视觉的方法研究实现了钢板表面深度信息提取等关键技术,为提升机器视觉钢板表面检测系统性能提供了理论依据,拓宽了钢板表面自动化检测的思路和技术手段。本文主要研究内容和成果如下: 1)建立了一个准确描述钢板表面光散射性质的机器视觉表面光照模型。基于钢板生产工艺和表面光学特征,结合BRDF光照模型理论,对不同钢板表面光散射特征进行测试和实验,得到光源条件、光线入射角、表面粗糙度与光散射分布的关系。结果表明钢板表面散射光受入射角和表面粗糙度影响较大,镜向反射峰值明显,并呈现指数函数分布的规律,因此建立了基于粗糙度因子和微平面高斯分布的表面半经验散射模型,通过非线性拟合优化确定了模型中各参数。 2)以大量钢板表面典型缺陷样本的分析研究为基础,针对缺陷成像光路型式最优化问题,设计实验方案并开发专用平台进行成像实验,量化了成像光路中各参数对图像的影响;提出基于图像多特征的综合像质评价体系,得到各缺陷最佳成像方案,建立了钢板表面缺陷最优成像流程模型,对各子方案组合优化得出整个系统成像方案,作为钢板表面成像的理论研究平台,为提高整个检测系统性能提供依据。 3)针对工业应用中如何利用立体视觉提取钢板表面三维深度信息,研究了摄像机非线性标定方法。建立基于LENZ径向畸变模型的非线性针孔成像几何模型,分析了面阵和线阵摄像机的模型标定内外参数,利用HALCON的矩阵网格状圆靶平面标定板及机器视觉的函数库平台,基于两步法思想设计算法并实现了单台摄像机的非线性标定,以双面阵摄像机构架实现立体视觉系统的标定,通过误差和精度分析验证了算法准确性和灵活性,可有效应用于工业机器视觉系统中。 4)针对立体视觉中另一个核心技术即立体匹配算法进行研究。基于灰度相关的区域匹配方法能生成稠密视差图,实现了基于归一化互相关相似度量函数(NCC)的区域灰度相关的匹配算法,结合钢板表面深度提取的要求,分析优化算法参数提高算法精度;并与均值图像金字塔相结合,通过控制匹配窗口尺寸、最小特征值、视差范围阈值及相似度阈值等多个参数,提出一种灵活高效的分层区域匹配的优化NCC算法。 5)结合相关研究成果,针对实验系统进行成像参数分析与成像系统设计,以及设备选型和安装调试,模拟工业现场环境设计开发了基于机器视觉的钢板表面检测实验系统。该实验系统由小型带钢传输实验台、机器视觉成像系统及图像采集与处理平台三部分组成,是重要的理论和实验研究平台。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨国伟;;CVD法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响[J];功能材料;1991年02期
2 鲍文华;;汽车外覆盖件钢板表面缺陷及改进[J];轻型汽车技术;2004年08期
3 吴兴刚,苏晓,姜晓光;喷涂钼丝表面缺陷处理研究[J];中国钼业;2005年03期
4 车彦民;朱涛;章华明;董梅;陈其安;;CSP板卷及冷轧镀锌板表面缺陷分析[J];钢铁;2006年02期
5 谌智勇;兰岳光;张怀军;;大方坯连铸机管式结晶器的应用实践[J];连铸;2007年02期
6 沈开萍;李大勇;;红外热像探测方法在钢坯表面缺陷自动识别中的应用[J];中国铸造装备与技术;2008年02期
7 张力行;热坯表面缺陷的光学检测法[J];冶金自动化;1987年04期
8 王坚伟;玻壳模表面缺陷的焊接[J];模具工业;1987年03期
9 刘惠民;;四辊热轧机支承辊表面裂纹的修复[J];重型机械;1988年02期
10 龙熙嘉;;剥皮模去除热轧线材表面缺陷的工艺和设备[J];上海金属;1990年03期
11 ;人造板表面缺陷的自动检测[J];人造板通讯;1995年Z1期
12 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
13 葛琼;冷轧薄板表面缺陷分析[J];鞍钢技术;1997年01期
14 魏立群;SIPAR带钢表面缺陷高速检测系统[J];上海金属;1997年04期
15 艾农;张庆国;白连臣;张洪波;刘增勋;徐国伦;张一夫;;H08Mn2Si连铸坯表面缺陷的成因与控制[J];连铸;1999年05期
16 乐可襄,许俊贻,程维玮,高甲生,黄贞益;65Mn冷轧带钢表面缺陷分析[J];钢铁研究学报;2003年01期
17 石争浩,冯亚宁,付长龙,徐伟,李生斌,李长河,黄士坦;基于机器视觉的铸件表面缺陷人工神经网络检测方法[J];重型机械;2004年02期
18 Н·Б·СКОРОХВАТОВ;高真凤;;减少2000轧机产品表面缺陷的研究[J];鞍钢技术;2006年05期
19 王胜民;何明奕;刘丽;赵晓军;谭蓉;;铸铁五金件的机械镀锌[J];电镀与涂饰;2006年09期
20 马雪方;高军芳;;轧辊修磨技术研究[J];邢台职业技术学院学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贡雪南;;宝钢1420镀锡板表面质量检测与控制技术[A];薄钢板质量研讨会论文集[C];2000年
2 史文;孟猛;;浅谈冷轧钢带表面缺陷[A];2007年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上册)[C];2007年
3 张同洁;;汽车紧固件螺栓常见表面缺陷[A];陕西省机械工程学会理化检验分会第八届年会论文集[C];2009年
4 刘乐东;;连轧材表面缺陷的成因分析[A];连铸坯质量技术研讨会论文汇编[C];2005年
5 陈方;;大型土木结构目视检测新方法SCANSITES[A];第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集[C];2008年
6 李建华;陈士华;陈方玉;;含Cu钢表面“富集相”与表面缺陷研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
7 徐海卫;李飞;王全礼;胡志远;李金宝;李瑞;安冬阳;;热轧薄板表面氧化铁皮类缺陷的形成机理与控制[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
8 郑川川;;钢丝表面缺陷和钢丝断裂分析[A];2011金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2011年
9 陈兴元;蒋仁贵;吴安术;;低碳钢冷轧板疤/坑缺陷的本质[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
10 张以波;;中厚板表面麻点缺陷的形成机理[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
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 李长乐;冷轧带钢表面缺陷图像检测关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 李武斌;热轧圆钢表面缺陷视觉在线检测算法研究[D];山东大学;2013年
4 李江波;脐橙表面缺陷的快速检测方法研究[D];浙江大学;2012年
5 张建川;红钢棒材表面缺陷图像采集与检测系统研究[D];山东大学;2012年
6 戴永;基于激光超声检测金属材料表面缺陷的数值模拟[D];江苏大学;2011年
7 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
8 方海燕;非正交系非接触坐标测量机关键技术研究[D];西安理工大学;2005年
9 付争春;冲压件表面缺陷形成机理的试验与仿真研究[D];吉林大学;2008年
10 严刚;激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究[D];南京理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘江春;带钢表面缺陷智能化辨识方法的研究[D];西安理工大学;2004年
2 丁金明;金属镀层工件表面缺陷自动检测系统的研究[D];天津大学;2004年
3 郑健峰;带钢表面缺陷检测方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 李哲;基于DSP的表面缺陷无损检测系统设计[D];重庆大学;2010年
5 张玉华;金属平板表面缺陷扰动的磁场量分布研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 杨宝成;铝合金轮毂复杂曲面砂带磨削方法研究[D];华中科技大学;2007年
7 肖新科;半球形表面缺陷影响下表面裂纹应力强度因子的数值分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 田俊;冷轧板夹杂类表面缺陷研究[D];武汉科技大学;2009年
9 冷冶;铜扁线表面缺陷在线识别的研究[D];大连交通大学;2008年
10 樊红梅;凸轮轴表面缺陷全自动检测中数字图像处理与识别的研究[D];河海大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 廖建国;线材表面缺陷发生原因及改进措施[N];世界金属导报;2011年
2 清晨;超低碳冷轧薄钢板中表面缺陷的消除[N];世界金属导报;2005年
3 全国轧钢技术知识竞赛组委会专家组;优化工艺技术 消除产品缺陷[N];中国冶金报;2006年
4 本报记者 贾婧;登上国家科技奖殿堂的工人专家[N];科技日报;2007年
5 陈方;远距离测绘系统让大坝表面缺陷尽在掌握[N];中国水利报;2006年
6 江门市科恒实业股份有限公司 万国江复旦—科恒发光材料研究中心 胡学芳;灯用稀土荧光粉面临的新课题[N];消费日报;2008年
7 刘超;管制玻璃瓶在灌装时破损的分析[N];中国包装报;2006年
8 宋会江;改进喷嘴对用户和连铸设备制造商的益处[N];世界金属导报;2006年
9 林军;新技术助推马钢高歌猛进[N];现代物流报;2006年
10 海英;钢坯精整改善对策[N];世界金属导报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978