基于机器视觉的珐琅搪瓷盘缺陷检测方法

【目的】为实现珐琅搪瓷盘表面缺陷的自动化检测并提高检测效率与准确率,提出一种珐琅搪瓷盘缺陷机器视觉检测方法。【方法】首先对灰度图像阈值分割,采用最小二乘拟合法提取出感兴趣区域来消除背景干扰;然后根据缺陷图像的特点设计基于图像融合的迭代算法,并提出一种改进的去伪影算法以消除伪影影响,进而提高检测准确率;最后通过搭建的硬件平台对本方法的检测性能进行验证。【结果】采用本方法对缺陷珐琅搪瓷盘的检测准确率能达到92%,对缺陷的平均漏检率仅为8.8%,且对伪影的去除能力也优于传统方法。【结论】本研究方法检测准确率高,为珐琅搪瓷盘缺陷的自动化检测提供了一种可行方案。     

不锈钢材料微观结构的数据约束模型表征

不锈钢材料中的微观缺陷分布对其机械性能及耐蚀性具有重要影响。文章对一316L不锈钢样品进行了X光断层扫描成像(X-ray CT),发展了一种CT图像移动体积平均方法以去除线性吸收系数空间不均匀性伪影。建立了样品的数据约束模型,提取到样品中包含小于CT体元尺寸的缺陷分布。基于计算所得每个体元中缺陷的体积分数对缺陷的联通团簇进行了计算,以此为基础估算了样品中的缺陷分布尺寸范围。研究结果表明,相比目前主流的图像阈值分割算法,数据约束模型可有效提取样品中小于CT体元尺寸的缺陷分布,为不锈钢样品的三维微观结构表征提供了新的思路。     

焊缝X射线图像缺陷检测技术

针对焊缝X射线图像存在对比度低、噪声干扰及边界模糊等缺点,通过运用数学形态学操作、减影技术和迭代式阈值分割的方法对图像进行处理,较好地实现了焊缝外观轮廓和内部缺陷的边缘提取.相比传统算法,该方法更有效,具有更好的连续性和完整性.此外,研究了焊缝轮廓宽度缺陷的坐标和内部缺陷的参数计算方法,为后续的焊缝检测和识别提供了有利条件.     

一种多尺度X射线胸片图像增强算法

针对医学X射线胸片增强的同时会在大尺度边缘产生伪影从而影响医学诊断的问题,提出了一种基于边缘的非线性X射线胸片增强算法(MSCE).该算法先将图像进行多尺度分解,然后结合人眼视觉对对比度敏感的感知特性,计算图像基于边缘的局部对比度,通过结合其局部对比度信息控制各尺度信号增强系数,最后重建得到增强后的图像.MSCE算法能在保证小信号增强能力的同时,较大限度地抑止大尺度信号边缘伪影.实验结果表明,与Vuylsteke以及Stahl的非线性增强算法相比,在保证同样细节增强能力的同时,其大尺度边缘区的平均局部方差分别下降了约36.78%和29.64%,实验验证了MSCE算法具有优越的整体视觉质量.     

板带钢表面缺陷检测系统的多尺度边缘检测算法

针对冷轧带钢表面缺陷在在线检测过程中,无法准确地检测到图像中缺陷的边缘问题,提出了一种基于小波变换模极大值的板带钢表面缺陷多尺度边缘检测算法.该方法较好地解决了边缘检测精度与抗噪性能之间的协调问题,实现了在多个尺度上板带钢表面缺陷的边缘提取.实验结果表明该方法对伪缺陷边缘的去除有很好的效果,同时能够较好地保留图像中缺陷的边缘细节信息,具有更好的边缘检测性能,为带钢表面缺陷在线检测系统中的后续处理,如图像自动分割、缺陷识别等奠定了基础.     

混凝土缺陷检测的电阻成像约束反问题算法优化

电阻层析成像(ERT,electrical resistance tomography)是一种以对象内部电导率分布为成像目标的可视化技术,具有低成本、无损伤等优点,在混凝土缺陷检测领域具有广阔的应用前景。根据电阻成像基本原理,基于Matlab平台编制ERT正问题和反问题程序,实现了约束牛顿迭代算法(NCRM,Newton’s constrained reconstruction method)。计算过程中,根据混凝土基体及缺陷的电学特性和基体与缺陷的锐化边界条件对算法施加约束,通过逐步修正初值来干预逆运算,从而提高ERT反问题的计算稳定性和重构图像质量。试验结果表明:针对混凝土材料的缺陷检测,提出的ERT约束算法用较少的迭代次数即获得较好的效果,能较大程度消除成像目标的伪影,提高锐度,实现对混凝土缺陷相对精准的无损检测。     

基于阈值的平板探测器增益校正方法

为了更好地提高平板探测器在齿科CT中采集图像的质量,去除由于探测器制造缺陷等因素而导致的CT重建切片中的条状和环状伪影,提出了一种基于阈值的平板探测器增益校正方法.利用采集的相同放射条件下的空气数据,通过归一化方法计算得到增益系数矩阵.考虑到物体对射线的衰减性,先通过阈值区分出图像的不同部分,然后根据增益系数矩阵和阈值判断结果,对图像的每个像素逐一进行校正.实验结果表明:在校正后的图像中,由于探测器制造缺陷等因素所引起的重建切片中的大量条纹以及环状伪影被有效地清除,且未出现新引入的条纹,重建切片的图像质量得到明显改善.     

基于阈值的平板探测器增益校正方法

为了更好地提高平板探测器在齿科CT中采集图像的质量,去除由于探测器制造缺陷等因素而导致的CT重建切片中的条状和环状伪影,提出了一种基于阈值的平板探测器增益校正方法.利用采集的相同放射条件下的空气数据,通过归一化方法计算得到增益系数矩阵.考虑到物体对射线的衰减性,先通过阈值区分出图像的不同部分,然后根据增益系数矩阵和阈值判断结果,对图像的每个像素逐一进行校正.实验结果表明:在校正后的图像中,由于探测器制造缺陷等因素所引起的重建切片中的大量条纹以及环状伪影被有效地清除,且未出现新引入的条纹,重建切片的图像质量得到明显改善.     

基于等值面拓扑简化的三维重建算法

针对工业CT无损检测巾缺陷的窄间信息无法准确判断的问题,提出了重建缺陷的算法.该算法使用八叉树来节省内存,并同时从内部增加和外郭切除体素的方法来准确找到缺陷的边缘,利用MC提取的等值面经过拓扑简化得到最终的重建模型.实验表明,该方法可以实现对缺陷的三维空间形状观察,并提高了检测效率,得到了缺陷在空间任意方向的分布.     

高频焊管错边缺陷的图像处理及特征提取

为准确捕捉到高频焊管错边缺陷的图像照片,建立了高频焊管焊缝图像的CCD视觉系统.对错边缺陷的焊缝图像进行了特征分析,使用形态学方法对焊管错边缺陷进行图像处理,提取图像边缘,在此基础上进一步提取了焊缝宽度和亮度信息.研究结果表明:焊缝宽度和焊缝边缘亮度可以作为视觉检测焊缝错边缺陷的重要图像特征,为进一步构建高频焊管焊缝缺陷视觉检测系统提供了基础.在虚拟仪器开发软件LabVIEW环境下,选择比色测温法构建了高频焊管焊接温度控制系统,并进行温控试验.试验结果表明:采样比色测温模式可较好降低烟尘、水汽等因素对测温的影响,提高测温结果的稳定性和精度,在测温稳定准确的基础上,温控系统控温效果良好.     

基于单成分被测物体的射束硬化校正算法

经典的CT重建算法基于X射线源为单色源的假设,而实际上由于工业CT机或医用CT机的X射线是多色的,通常只能得到多色投影数据。若直接用多色投影数据来重建图像,就会出现射束硬化伪迹,这种硬化伪迹如果不校正就会影响医学诊断和工业检测的结果。本文通过对计算机断层成像中射束硬化产生的原因分析,给出了基于单成分被测物体的射束硬化校正算法,并对算法进行了数值模拟。     

改进CycleGAN的钢材表面缺陷图像生成方法

针对工业钢材表面缺陷检测过程中存在的样本采集困难、成本较高，以及缺陷种类较多难以覆盖全部导致的小样本问题，提出一种改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks, CycleGAN)的钢材表面缺陷图像生成方法。首先，将通道注意力(class activation map, CAM)和空间注意力(spatial attention map, SAM)机制嵌入到CycleGAN模型中，增强模型的特征提取能力；其次，引入权重解调(weight demodulation, WD)机制修复特征伪影和白斑，进一步提高生成图像的质量；再次，引入形状一致性损失对生成器训练过程进行监督，解决图像几何变换过程中内在模糊性问题；最后，将改进前后的模型在NEU-DET数据集上进行试验。结果表明，改进后的模型在缺陷图像生成的效果上更具多样性和准确性，PSNR，SSIM分别提高了13.0％和7.8％，FID值降低了33.1％。该方法能够稳定地生成高质量的各类钢材表面缺陷图像，可以达到增加训练数据的目的，对于其他缺陷数据集的扩增具有参考价值。     

直线扫描CT检测碳纤维复合芯导线缺陷研究

碳纤维复合芯导线作为常见的增容导线之一,在架空输电线路中应用广泛.由于碳纤维复合芯导线芯棒在施工过程中易受损伤,并诱发导线断股和断线等故障,亟需研究在役碳纤维复合芯导线的无损检测技术.由于传统的X射线检测方法尚无法检测多股铝线和有机复合材料芯棒绞合结构条件下芯棒的损伤,文中提出了一种利用直线扫描CT检测在役碳纤维复合芯导线的方法.此方法采用射线源—探测器围绕固定检测对象作相对平行直线运动的扫描方式,具有结构简单、便于安装等优点.设计了一段以及两段直线扫描CT模型,搭建了原理实验平台,在实验室条件下对断裂、劈裂和裂痕3种常见芯棒缺陷进行了小批量检测实验.结果表明,一段直线扫描CT可快速检测较大的芯棒缺陷,两段直线扫描CT可检测微小的芯棒缺陷.相比于传统的X射线透射成像检测,直线扫描CT成像为在役架空导线内部缺陷检测提供了新思路和参考.     

带钢表面缺陷在线检测系统的图像滤波算法

由于纹理背景的存在导致图像缺陷检测结果不准确是目前冷轧带钢表面缺陷在线检测过程中存在的主要问题之一.针对该问题提出了一种基于小波的各向异性扩散图像滤波方法,该方法通过小波分解得到图像的低频和高频分量,并针对高频分量采用小波扩散系数对小波系数进行正则化处理,最后进行小波逆变换,重构滤波后图像.实验结果表明该方法不仅能够有效地滤除不必要的纹理背景信息,而且能够较好地保留图像的细节信息,具有更好的综合性能,为带钢表面缺陷在线检测系统中的后续处理,如图像的边缘检测和自动分割等奠定了基础.     

基于改进Cascade R-CNN的织物瑕疵检测方法

制造业瑕疵检测问题是工业产品的关键环节,其中织物瑕疵检测尤为关键.针对织物图像尺寸大、局部瑕疵数量少、图像背景复杂等问题,设计了一种基于Cascade R-CNN融合尺度不变特征的织物瑕疵检测方法 .通过训练具有多个递增交并比（IoU）阈值的级联检测网络,解决了传统深度神经网络的过拟合和错配问题;针对工业生产上存在的待检测图片发生倾斜、偏转和迁移等问题,通过尺度不变特征变换（SIFT）算法对待检测织物图进行预处理,将其正确定位到模板图上对应位置后,再进行瑕疵检测;借鉴孪生学习的思路,通过扩充输入通道,同时输入并分析待检测的图像和模板,提高了瑕疵检测的精度.实验结果表明：该模型能够有效地完成瑕疵检测任务,可对7类织物瑕疵进行检测与分类,平均精度均值达87.5%.     

工业CT检测中小缺陷定量方法

工程应用中采用工业电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术对金属材料内部缺陷进行检测,基于等值面分割法对缺陷进行尺寸测量,然而该方法存在小缺陷定量精度低、稳定性差等问题.对此提出了一种利用CT图像局部区域灰度变异系数表征小缺陷尺寸的方法.首先,设计制作不同穿透厚度、缺陷直径(通孔)的对比试块,对其进行CT检测获得模拟小缺陷断层图像,分析图像局部灰度特征,确定变异系数与小缺陷尺寸的对应关系,建立缺陷尺寸定量方法,并与半高宽法、等值面分割法相比较.研究结果表明:变异系数与小缺陷当量尺寸的相关系数稳定在0.99以上,基于变异系数定量方法的精度及稳定性高、操作简便、实用性强,是作为小缺陷定量检测的有效途径之一.     

半导体材料微体缺陷激光扫描分析技术

半导体材料内部的一致性是实现微器件功能的重要保证。为实现半导体材料微体缺陷的无损、高效、和准确检测 ,在研究广义 L orenz- Mie理论的基础上 ,通过将散射光分布分析引入到检测当中 ,提出了对近红外激光散射信号探测和缺陷大小特征的判据 ,来检测半导体材料缺陷的方法。介绍了检测的基本原理和理论模型 ,以及基于这一构想的全自动检测系统的实现方法 ,并提出了微缺陷检测的判据。对一组 Ga As样品进行了实验研究 ,证明了该方法的可行性     

面向输出性能的微加速度计建模与拓扑优化

以MEMS(micro-electro-mechanical systems)技术制备的电容式微加速度计为研究对象,建立了其最终输出性能——检测电容的检测特性与其微结构之间的动力学模型,提出了微加速度计最终输出性能的计算方法,实现了面向微加速度计最终输出性能的动力学特性与检测特性分析.为提高微加速度计的输出性能,进行了微加速度计的结构拓扑优化.在考虑提高电容输出性能和模态约束的条件下,建立了微加速度计结构的拓扑优化流程与数学模型,并以优化算例说明方法的有效性.拓扑优化结果表明,优化后微加速度计的输出性能和灵敏度提高了4.92%,同时抑制了振动模态耦合,保持品质因子不变.     

利用离散元模型分析沥青混合料的空隙特性

空隙是沥青混合料细观结构特性的重要组成部分,水和空气存在于其中时会造成混合料的水损害与老化,另外空隙也是混合料结构中的薄弱点与缺陷,与混合料的受力特性与破坏过程紧密相关。该文利用离散元工具生成了具有级配特征的沥青混合料颗粒流模型,移植借鉴离散元流固耦合分析的方法来计算混合料中各空隙的位置与体积等参数,得到了混合料中的空隙分布特性,并与实际混合料试件上使用CT扫描与图像分析得到的结果进行了对比,证明了论文所用分析方法的有效性。     

工业X—CT新型探测器技术

探测器及其技术是工业X－CT系统中的关键技术之一。文中提出了基于光纤面板光耦合及传输,采用闪烁晶体和自扫描光电二极管列阵器件的X射线新型探测器技术方案,并对此方案进行了实验研究。结果表明,该新型探测器技术方案具有结构紧凑、性能可靠且分辨率高等特点,可以实际应用于工业X－CT系统中。