機器視覺在大型工件自動探傷檢測中的應(yīng)用
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機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，再傳送給專用信息處理裝置作進一步加工的軟、硬件設(shè)備。由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，和便于與加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機器視覺系統(tǒng)的特點是自動、客觀、非接觸、精度高，可方便地提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺;在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。由于機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)之一?？傊S著機器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，可以預(yù)計它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
眾所周知，工業(yè)CT技術(shù)作為一種先進的無損檢測技術(shù)，它不僅可以用于工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷的無損檢測、質(zhì)量評定、定性分析和判斷，還可以通過對工業(yè)CT圖像的測量來實現(xiàn)工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸和缺陷尺寸進行測量和定量分析，測量精度高，可重復(fù)性好。近年來，從定性檢測向定量測量方向發(fā)展是工業(yè)CT技術(shù)的一個重要研究方向，并且已取得了很大的進展。但是，目前國內(nèi)外對工業(yè)CT圖像的測量大都還依賴于手工方法進行，不僅測量的可重復(fù)性差而且測量精確度不高，越來越難以適應(yīng)大批量的圖像處理工作的需要。因此，文章結(jié)合工程實踐，文中針對手工測量存在的一些問題，對工業(yè)CT圖像自動測量方法作些探討，根據(jù)工業(yè)CT圖像的自身特點提出了一種基于邊緣提取的自動測量方法。
2 Canny的邊緣檢測原理簡介
通過工業(yè)CT機獲得大型金屬工件的斷層圖像，然后傳輸給中央管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對獲取的圖片進行分析，提取工件缺陷相關(guān)尺寸信息，存儲在數(shù)據(jù)庫中，供圖像分析系統(tǒng)對金屬或其它材料的基體組織、雜質(zhì)含量、組織成分、缺陷大小等進行精確、客觀地分析，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠的依據(jù)。
從信號采集角度考慮，透射被測工件的光子經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換成模擬信號后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在上述過程中，原工件不同材質(zhì)區(qū)域的邊緣[1]，根據(jù)CT卷積反投影重建算法[2]中的點擴散原理可知，真實邊界在數(shù)字圖中的邊緣范圍3個像素。
Canny把邊緣檢測問題轉(zhuǎn)換為檢測單位函數(shù)極大值的問題[3]。在高斯噪聲中，一個典型的邊緣代表一個階躍的強度變化。
(1) 一個好的邊緣檢測算子應(yīng)具有三個指標(biāo):
低失誤概率，既要少將真正的邊緣丟失，也要少將非邊緣判為邊緣;
高定位精度，檢測出的邊緣應(yīng)在真正的邊緣位置上;
對每個邊緣有唯一的響應(yīng)，得到的邊緣為單像素寬。
(2) Canny提出了判定邊緣檢測算子的三個準(zhǔn)則[4]:
良好的信噪比:良好的信噪比準(zhǔn)則即將非邊緣點判為邊緣點的概率要低，將邊緣點判為非邊緣點的概率要低。信噪比的數(shù)學(xué)表達式：
(1)
定位精度準(zhǔn)則。定位精度是指檢測出的邊緣點要盡可能在實際邊緣的中心。定位精度的數(shù)學(xué)表達式為:
(2)
單邊響應(yīng)準(zhǔn)則。即要保證單邊緣只有一個像素響應(yīng)，檢測算子的脈沖響應(yīng)導(dǎo)數(shù)的零交叉點平均距離D(f')應(yīng)滿足f"(x)(為f(x)的二階導(dǎo)數(shù))
(3)
3 Canny邊緣檢測算法
Canny算法實際采用雙門限方法實現(xiàn)邊緣提取,其中兩個門限分別為h1與h2。Canny建議h2為h1的2～3倍。算法流程如下[5]: 透射電鏡相關(guān)文章:透射電鏡原理
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