一种铝型材表面缺陷检测与分类方法及系统与流程

本发明涉及图像检测，特别是一种铝型材表面缺陷检测与分类方法及系统。

背景技术：

1、铝型材广泛用于建筑门窗、幕墙、轨道交通、汽车零部件和工业框架等场景，其外观质量与截面结构、挤压成型、表面处理、喷涂成膜及输送接触过程密切相关。铝型材表面缺陷检测通常采用人工目视、线阵相机或面阵相机采集图像，并结合光源照射、图像预处理、区域分割、特征提取和缺陷分类等方法，对划伤、擦伤、色差、氧化斑、毛刺、涂层颗粒等表面缺陷进行识别和记录。

2、然而，现有方法仍存在两方面的局限性：一方面，铝型材截面形状多样，图像区域与实体表面位置之间的对应关系不易连续表达，影响跨表面区域缺陷的合并和定位；另一方面，图像缺陷特征与挤压、输送、切割、表面处理及喷涂等生产工艺记录之间的关联不足，缺陷分类结果难以与复核结果和判断基准形成连续更新。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种铝型材表面缺陷检测与分类方法解决了铝型材表面图像区域与实体位置难以连续对应、缺陷分类结果与生产工艺记录关联不足的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种铝型材表面缺陷检测与分类方法，其包括，获取铝型材的生产对象信息和图像采集信息，根据截面轮廓基准数据、相机标定记录和编码器脉冲位置，将采集图像转换为带有表面区域编码、长度坐标和宽度坐标的铝型材表面展开坐标，生成图像检测基础记录；基于图像检测基础记录建立检测对比基准，对多光源表面图像进行校正、拼接和采集质量判断，生成与铝型材表面展开坐标对应的有效表面图像记录；基于有效表面图像记录和检测对比基准提取图像偏离区域，经结构允许区域和采集异常记录排除核验后，计算区域特征及多光源响应差异量，生成缺陷候选区域记录；基于缺陷候选区域记录中的实体位置、区域主方向、区域宽度变化和异常来源初步分类标记生成缺陷连续记录，结合生产工艺记录进行工艺来源核验和表面质量判断，依据人工复核结果更新结构允许区域、缺陷样本记录、缺陷分类判断基准记录、无效检测区域规则和采集参数基准记录，生成铝型材表面缺陷分类结果回写记录。

5、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述生成图像检测基础记录包括：根据铝型材的截面型号读取截面轮廓基准数据，按照截面外轮廓边界点序列、表面展开起点和表面展开方向，将铝型材外表面划分为正面区域、背面区域、侧面区域、边角区域、槽口区域、端面区域和连接过渡区域，为各表面区域设置表面区域编码；根据相机标定记录对采集图像进行畸变校正，根据编码器脉冲位置和图像采集时间确定长度坐标，根据截面轮廓基准数据和像素尺寸换算关系确定宽度坐标，从而生成带有表面区域编码、长度坐标和宽度坐标的铝型材表面展开坐标；当截面型号无法匹配截面轮廓基准数据或者编码器脉冲位置存在异常时，生成截面基准不匹配记录或者长度定位异常记录。

6、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述基于图像检测基础记录建立检测对比基准包括：根据截面型号、表面处理方式、喷涂颜色和质检标准编号，读取同截面型号、同表面处理方式、同喷涂颜色且经人工质检确认为合格的铝型材图像，按照铝型材表面展开坐标对合格图像进行对齐，分别统计各表面区域的基准亮度范围、基准颜色范围、基准纹理方向范围、基准轮廓边界范围和基准反射响应范围，生成合格基准图像记录；根据截面轮廓基准数据、切割工艺文件、工装接触位置记录、保护膜贴附位置记录、检测工位布置记录和历史合格图像统计结果，生成结构允许区域记录；根据相机标定记录、光源标定记录和历史有效图像统计结果，生成采集参数基准记录和有效采集判断基准记录。

7、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述生成与铝型材表面展开坐标对应的有效表面图像记录包括：按照表面区域编码和采集视角采集正向光图像、斜向光图像、低角度掠射光图像和颜色图像，将不同光源图像按照铝型材编号、表面区域编码、实体位置范围和图像采集时间范围进行绑定；对绑定后的图像进行畸变校正、亮度归一化、颜色校正、边界定位和图像拼接；根据过曝像素比例、欠曝像素比例、运动拖影判断结果、图像缺帧判断结果、边缘错位判断结果和遮挡面积判断采集质量，将不满足采集质量要求的区域写入无效检测区域记录，将满足采集质量要求的图像区域生成有效表面图像记录。

8、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述计算区域特征及多光源响应差异量，生成缺陷候选区域记录包括：将有效表面图像记录与检测对比基准进行比较，提取亮度偏离区域、颜色偏离区域、纹理方向偏离区域、轮廓边界偏离区域和反射响应偏离区域；将提取的图像偏离区域与结构允许区域记录、无效检测区域记录、采集参数不一致记录、光源采集异常记录和拼接异常记录进行匹配，对属于采集异常、结构允许范围、边界归属排除范围或者孤立噪声范围的区域进行排除；对保留的异常区域计算区域面积、区域长度、区域宽度、区域主方向、边界连续性、灰度偏差值、颜色偏差值、纹理方向偏差值、轮廓偏离值和多光源响应差异量，生成缺陷候选区域记录。

9、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述计算区域特征及多光源响应差异量，生成缺陷候选区域记录包括：根据多光源响应差异量、颜色偏差值以及结构允许区域记录生成异常来源初步分类标记，异常来源初步分类标记包括几何起伏类候选标记、颜色材料类候选标记、复合偏离类候选标记和结构边界超差候选标记；当多光源响应差异量达到几何起伏判断阈值且颜色偏差值未达到颜色材料判断阈值时，将对应异常区域标记为几何起伏类候选标记；当颜色偏差值达到颜色材料判断阈值且多光源响应差异量未达到几何起伏判断阈值时，将对应异常区域标记为颜色材料类候选标记；当多光源响应差异量和颜色偏差值均达到对应判断阈值时，将对应异常区域标记为复合偏离类候选标记；当异常区域位于结构允许区域内且灰度偏差、颜色偏差或者轮廓偏离中的至少一项超出结构允许区域记录中的对应允许范围时，将对应异常区域标记为结构边界超差候选标记。

10、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述生成缺陷候选区域记录包括：按照铝型材编号、表面区域编码、实体长度坐标和实体宽度坐标，对缺陷候选区域记录进行排序；将写入采集异常排除记录、边界归属排除记录或者孤立噪声排除记录的缺陷候选区域排除在缺陷连续记录生成之外；当相邻缺陷候选区域满足同一铝型材编号、实体位置连续、区域主方向一致、区域宽度变化满足连续要求，异常来源初步分类标记一致或者满足复合记录判断条件时，将相邻缺陷候选区域合并为同一缺陷连续记录；当相邻缺陷候选区域之间存在无效检测区域、拼接异常区域或者长度定位异常记录时，生成断续待确认记录；根据缺陷连续记录的实体位置分布生成连续分布类型，根据异常来源初步分类标记生成偏离项目类型，连续分布类型包括连续型记录、周期型记录和局部边界型记录，偏离项目类型包括几何起伏类、颜色材料类、复合偏离类和结构边界超差类。

11、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述结合生产工艺记录进行工艺来源核验和表面质量判断包括：读取生产工艺记录，生产工艺记录包括模具编号、挤压批次、输送装置编号、切割工位编号、表面处理批次编号、喷涂工位编号、喷涂颜色、喷涂批次编号和检测工位编号；当生产工艺记录缺失，或者生产工艺记录中的关键字段与铝型材编号不能建立对应关系时，生成工艺记录缺失记录，将对应缺陷连续记录的分类状态标记为待复核；根据连续分布类型、偏离项目类型和生产工艺记录，对缺陷连续记录进行工艺来源核验，生成挤压成型来源核验记录、输送接触来源核验记录、切割端面来源核验记录、表面处理来源核验记录或者喷涂成膜来源核验记录；当仅一个来源核验结果成立时，根据成立的来源核验结果生成表面缺陷分类结果；当一个以上来源核验结果成立时，生成来源冲突记录，并将对应表面缺陷分类结果的分类状态标记为待复核；根据表面缺陷分类结果、缺陷连续记录、质检标准编号和铝型材用途要求，生成缺陷事件质量结论和铝型材表面质量结论。

12、作为本发明所述铝型材表面缺陷检测与分类方法的一种优选方案，其中：所述依据人工复核结果更新结构允许区域、缺陷样本记录、缺陷分类判断基准记录、无效检测区域规则和采集参数基准记录，生成铝型材表面缺陷分类结果回写记录包括：读取人工复核结果，并将人工复核结果与表面缺陷分类结果、缺陷连续记录、有效表面图像记录和生产工艺记录绑定保存；当人工复核确认当前区域不是缺陷，且当前区域属于结构允许范围时，生成结构允许区域更新记录；当人工复核确认当前区域为缺陷，但自动分类结果与人工确认缺陷类别不一致时，生成缺陷样本更新记录和缺陷分类判断基准记录更新记录；当人工复核确认误判来源于图像采集质量或者图像拼接质量时，生成无效检测区域规则更新记录和采集参数复核记录；当结构允许区域、缺陷分类判断基准记录、无效检测区域规则或者采集参数基准记录发生更新时，生成规则版本更新记录；当规则版本更新记录满足生效条件时，将生效状态更新为已生效；当试运行批次中人工复核否定数量达到回退数量阈值时，生成规则回退记录；根据表面质量结论、人工复核结果、规则版本更新记录和规则回退记录，生成铝型材表面缺陷分类结果回写记录。

13、第二方面，本发明提供了一种铝型材表面缺陷检测与分类系统，包括，表面展开定位模块，用于生成带有表面区域编码、长度坐标和宽度坐标的铝型材表面展开坐标，并生成图像检测基础记录；有效图像生成模块，用于建立检测对比基准，对多光源表面图像进行校正、拼接和采集质量判断，生成有效表面图像记录；缺陷候选区域提取模块，用于提取图像偏离区域，经结构允许区域和采集异常记录排除核验后，生成缺陷候选区域记录；缺陷连续分类与回写模块，用于根据缺陷候选区域记录生成缺陷连续记录，结合生产工艺记录进行工艺来源核验和表面质量判断，依据人工复核结果生成铝型材表面缺陷分类结果回写记录。

14、本发明有益效果为：通过生成图像检测基础记录并将采集图像转换为铝型材表面展开坐标，使图像区域、表面区域编码和实体位置形成统一对应关系，用于缺陷候选区域提取和跨区域连续判断，达到了缺陷定位结果可追溯的有益效果；通过生成缺陷连续记录并结合生产工艺记录进行工艺来源核验，使表面缺陷分类结果能够与挤压、输送、切割、表面处理及喷涂过程对应，并依据人工复核结果形成铝型材表面缺陷分类结果回写记录，达到了分类依据可更新的效果。