船用钢板表面缺陷目标在线提取与分类

摘要

钢板作为钢铁工业的主要产品形式之一，是现代化工业建设中的重要原材料和现代化建设的基础材料，被广泛应用在船舶制造、化工生产、汽车、航空航天等工业领域，但其表面质量的优劣直接影响着钢板生产出来的最终产品的质量和性能，船用钢板表面的一个微小的缺陷会降低船舶成品的抗腐蚀性、耐磨性，最终带来灾难性的伤害。所以对钢板表面做实时有效地缺陷检测并对其进行有效地分类以及对缺陷等级的划分就变得十分重要。
　　本文在分析了国内外已有的钢板表面缺陷在线检测方法的基础上，根据船用钢板的缺陷特性以及现场需求，自主开发了一套基于机器视觉的CCD相机船用钢板表面缺陷目标在线检测系统，该系统的硬件系统由图像采集系统、图像处理与显示系统、照明系统、报警系统、控制系统以及防尘系统组成，软件系统由下位机图像采集软件和图像处理软件以及上位机图像显示软件以及控制软件构成。
　　本文介绍了船用钢板表面缺陷目标在线提取过程中图像处理算法流程，尤其是分析了钢板边缘的一些信息被背景中的灯光腐蚀掉的情况下，对钢板表面图像的预处理过程。对图像进行边缘检测之后，通过对图像进行膨胀的局部边缘链接以及基于霍夫变换的整体边缘链接，完成了对复杂情况下的钢板边缘的提取。然后利用Fisher阈值算法对缺陷进行了阈值提取，并重点介绍了用一种基于TF阈值快速聚类滤波的方法对图像表面缺陷进行了聚类处理。
　　本文通过对500个现场采集到的缺陷样本进行特征提取，把缺陷分成划痕、结疤、辊印、麻点、橘皮和针眼六种缺陷类型。在分析了已有的各种缺陷特征选择与缺陷分类识别的基础上，应用了一种通过灰度特征与几何特征分步划分的缺陷分类方法，该方法可以满足现场缺陷分类实时性的要求，并用一种层次分析法和模糊决策理论相结合的方法对一副钢板图像进行了等级划分。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 钢板表面缺陷检测技术概述

1．2．1 钢板表面缺陷检测技术的含义及意义

1．2．2 钢板表面缺陷检测技术的研究现状

1．3 船用钢板表面缺陷分类

1．3．1 钢板的分类

1．3．2 船用钢板表面典型缺陷

1．3．3 船用钢板表面缺陷分类现状

1．4 课题主要研究内容

第2章 船用钢板表面缺陷目标在线提取系统

2．1 引言

2．2 系统的硬件结构设计

2．2．1 硬件系统整体结构设计

2．2．2 图像采集系统

2．2．3 图像处理与显示系统

2．2．4 照明系统与报警系统

2．2．5 控制系统与防尘系统

2．3 系统的软件结构设计

2．3．1 整体软件结构设计

2．3．2 下位机软件结构设计

2．3．3 上位机软件结构设计

2．4 本章小结

第3章 钢板表面缺陷目标在线提取技术

3．1 引言

3．2 钢板表面图像预处理

3．2．1 分割钢板有效区域

3．2．2 图像去噪

3．2．3 图像增强

3．3 缺陷区域检测与目标提取

3．3．1 阈值的选取

3．3．3 基于Fisher准则的阈值选取

3．3．4 基于TF快速聚类滤波的缺陷区域提取

3．4 本章小结

第4章 钢板表面缺陷特征提取与分类

4．1 引言

4．2 缺陷特征提取

4．2．1 几何特征

4．2．2 灰度特征

4．2．3 频域幅值谱特征

4．3 船用钢板表面缺陷分类识别

4．3．1 钢板表面缺陷分类识别常用方法

4．3．2 船用钢板表面缺陷特征选择与分类识别

4．4 船用钢板表面缺陷等级划分

4．5 本章小结

第5章 系统实验结果与分析

5．1 系统安装与测试方案

5．2 船用钢板表面缺陷检测现场结果与分析

5．2．1 钢板边缘检测效果与分析

5．2．2 钢板表面缺陷检测效果与分析

5．3 船用钢板表面缺陷分类实验结果与分析

5．3．1 船用钢板表面缺陷特征提取结果

5．3．1 船用钢板表面缺陷分类与等级划分结果

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介