图像处理在轮胎气泡激光检测中的研究与应用

摘要

轮胎检测设备的研究与应用现已成为轮胎产业的一个关键环节。其中又以X光和激光检测最为先进。尤其是激光剪切散斑技术在轮胎气泡的检测中有着明显的优势。以前气泡检测由检测人员肉眼判定，费时费力且相当不准确。现在，国外已出现较为成熟的轮胎激光检测设备，能准确的判定轮胎气泡情况。然而国内在此领域还是空白，也没有激光检测轮胎气泡的计算机自动判定算法。本论文的主要工作是研究激光检测轮胎气泡的检测算法，以填补国内该领域空白。 在研究轮胎激光剪切散斑干涉技术原理基础上，根据所得轮胎图像特征——含有大量乘性噪声同时前景与背景不易区分，设计了基于同态滤波的小波滤波算法。此算法克服了常见滤波算法在对轮胎激光剪切散斑干涉图像应用时的不足，更有效地滤除噪声。 再在滤波后的轮胎图像基础上，先确定基于边缘检测的图像分割方向。根据图像特征——背景中存在大量的条纹，为避免对气泡边缘检测产生妨碍，先设计了适用于轮胎图像的增强方法，之后设计了基于模糊思想的小波多尺度边缘检测算法。此算法较常见的边缘检测算法更好地标记出了轮胎气泡的边缘图像，滤除了图像中的伪边缘。 最后，在所得到的边缘图像基础上，闭合气泡边缘，提取轮胎气泡，并计算气泡面积。为验证整套轮胎激光检测气泡缺陷算法的有效性，搭建了测试平台。 经实验证明，本文提出的轮胎气泡的自动检测算法是有效的，它可以寻找出气泡的位置及大小，给出较为准确的判断。气泡识别率达到95％以上，能够满足工业检测的实际需要。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1本论文所依托的课题

1.2国内外轮胎缺陷检测技术的发展情况概况及应用现状

1.3课题研究的背景

1.3.1无损检测技术的发展概况

1.3.2散斑干涉计量技术的发展

1.4课题研究的意义

1.4.1缺陷检测对轮胎企业发展的意义

1.4.2基于数字剪切散斑技术的轮胎激光检测技术的研究意义

1.4.3实现轮胎气泡自动检测的意义

1.5论文的主要研究内容

1.5.1论文的主要内容

1.5.2论文的创新点

第二章轮胎激光剪切散斑干涉技术的检测原理及硬件组成

2.1本章引言

2.2错位散斑干涉技术的原理

2.2.1散斑干涉的基本概念

2.2.2错位散斑干涉原理

2.3轮胎激光剪切散斑干涉技术

2.3.1轮胎激光剪切散斑干涉技术的检测原理

2.3.2轮胎激光剪切散斑干涉检测的步骤

2.4轮胎激光检测的硬件组成

2.5本章小结

第三章轮胎激光剪切散斑干涉图像的滤波处理算法

3.1本章引言

3.2滤波方法概述

3.2.1常见滤波方法的原理

3.2.2常见滤波方法对本课题应用时的局限性分析

3.3轮胎激光剪切散斑干涉图像的噪声特征分析

3.4基于同态滤波的小波滤波算法

3.4.1本课题使用同态与小波滤波结合的缘由

3.4.2同态滤波算法

3.4.3小波基本理论

3.4.4小波阈值滤波原理

3.4.5基于同态滤波的小波滤波算法

3.5图像滤波的结果

3.6本节小结

第四章轮胎电子剪切散斑干涉图像的图像分割

4.1本章引言

4.2图像分割及边缘检测的概述

4.3边缘检测方法的概述

4.3.1常见边缘检测算子

4.3.2常见边缘检测方法对本课题应用时的局限性分析

4.4轮胎激光剪切散斑干涉图像的边缘特征分析

4.5基于模糊理论的小波多尺度边缘检测算法

4.5.1将模糊思想引入小波多尺度边缘检测的缘由

4.5.2小波多尺度边缘检测的原理

4.5.3模糊算法的基本理论

4.5.4基于模糊理论的小波多尺度边缘检测算法

4.6图像分割结果

4.7本章小结

第五章轮胎气泡提取及检测系统的软件实现

5.1本章引言

5.2轮胎气泡边界闭合

5.2.1二值图像中轮胎气泡闭合曲线的傅氏描述

5.2.2闭合区域的填充和提取

5.2.3利用数学形态学提取轮胎气泡

5.3气泡大小的确定

5.4轮胎激光检测气泡测试平台

5.5本章小结

第六章结论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文