CN109690289B - 偏析分析装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个技术方案的偏析分析装置可包含：图像获取单元，用于获取对模制试样的拍摄图像，所述模制试样包含多个试样；试样图像提取单元，用于从所述拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像；以及偏析信息生成单元，用于从多个试样图像中各自检测出偏析区域，并将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。

Description

偏析分析装置和方法
技术领域
本发明涉及可利用图像自动确定线材产品中心偏析等级的偏析分析装置和方法。
背景技术
线材作为线型钢材，可用于轮胎帘线、建筑等各种领域。这些线材通常需要具有比普通钢材更高的强度，因此对质量管理要求很高。
当这些线材内部存在中心部偏析时，引起断线等问题的可能性非常高，因此已经开发出各种技术用于检测这些线材的偏析。
传统的线材偏析检测技术基于线材截面的图像，利用图像来判断线材中心部是否存在偏析。另一方面，这种现有技术中存在的问题是因照明或相机性能等而导致拍摄图像发生变化时，检测偏析的准确度会下降。
至于这种现有技术，参照韩国专利公开公报第2009-0046920号、韩国专利公开公报第2010-0078590号、韩国专利公开公报第2012-0068635号等就能容易理解。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决现有技术的上述问题，本发明的一个技术方案提供一种偏析分析装置和方法，通过对多个试样各自检测偏析并提供与此相关的偏析分析信息，可以实现试样检查或质量管理的自动化，同时可以提供精确的分析。
技术方案
本发明的一个技术方案提出了一种偏析分析装置。所述偏析分析装置可包含：图像获取单元，用于获取对模制试样的拍摄图像，所述模制试样包含多个试样；试样图像提取单元，用于从所述拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像；以及偏析信息生成单元，用于从多个试样图像中各自检测出偏析区域，并将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。
在一个实施例中，所述图像获取单元可包含摄像机；以及环形照明，具有对应于所述摄像机的镜头形状的中空部。
在一个实施例中，所述试样图像提取单元可包含：匹配器，用于对模板图像和所述拍摄图像进行相关系数匹配；二值化器，用于对所述匹配器的输出进行二值化；以及图像提取器，用于基于所述二值化器的输出从所述拍摄图像提取所述多个试样图像。
在一个实施例中，所述偏析信息生成单元可包含：可变二值化器，用于将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域，并利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化；以及偏析区域确定器，用于将所述可变二值化器的输出中可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为所述偏析区域。
在一个实施例中，所述偏析信息生成单元还可包含：信息生成器，用于计算出所述偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成所述偏析分析信息。
本发明的另一个技术方案提出了一种偏析分析方法。所述偏析分析方法可包含以下步骤：获取对模制试样的拍摄图像，其中模制试样包含多个试样；从所述拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像；以及从多个试样图像中各自检测出偏析区域，并将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。
在一个实施例中，所述获取拍摄图像的步骤可包含以下步骤：利用具有对应于摄像机的镜头形状的中空部的环形照明对所述多个试样照射光线。
在一个实施例中，所述提取多个试样图像的步骤可包含以下步骤：对模板图像和所述拍摄图像进行相关系数匹配；对相关系数匹配结果进行二值化；以及基于所述二值化结果从所述拍摄图像提取所述多个试样图像。
在一个实施例中，所述生成偏析分析信息的步骤可包含以下步骤：将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域；利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化；以及相对于可变二值化的结果，将可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为所述偏析区域。
在一个实施例中，所述生成偏析分析信息的步骤可包含以下步骤：计算出所述偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成所述偏析分析信息。
上述的技术方案并没有列举出本发明的所有特征。参照下述的具体实施方式，就能更清楚地理解本发明的用于解决技术问题的各种手段。
发明效果
根据本发明的一个实施方式，通过对多个试样各自检测偏析并提供与此相关的偏析分析信息，可以实现试样检查或质量管理的自动化，同时可以提供精确的分析。
根据本发明的一个实施方式，利用亮度平均值基于可变二值化来判断是否偏析，因此即使照明等发生变化，也能精确地判断偏析。
附图说明
图1是说明根据本发明的一个实施例的偏析分析装置的结构方框图。
图2是说明图1所示图像获取单元的一个实施例的参考图。
图3是说明图1所示试样图像提取单元的一个实施例的结构方框图。
图4是说明由图3所示试样图像提取单元提取试样图像的参考图。
图5是说明通过图1所示试样图像提取单元进行拍摄图像校正的参考图。
图6是说明图1所示偏析信息生成单元的一个实施例的结构方框图。
图7是说明由图6所示的偏析信息生成单元提取偏析的参考图。
图8是用于说明在图6所示的偏析信息生成单元进行的偏析确定的曲线图。
图9是用于说明基于图6所示的可变二值化器的可变二值化的参考曲线图。
图10是示出对具有不同亮度的试样图像进行固定值二值化的结果的参考图。
图11是示出对具有不同亮度的试样图像进行可变二值化的结果的参考图。
图12是说明根据本发明的一个实施例的偏析分析方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的优选实施方式。
然而，本发明的实施方式可以变形为其他各种方式，本发明的范围不限于下述的实施方式。此外，下面提供本发明的实施方式的目的在于向所属技术领域的普通技术人员更完整地说明本发明。
图1是说明根据本发明的一个实施例的偏析分析装置的结构方框图。
参照图1，偏析分析装置100可包含图像获取单元110、试样图像提取单元120及偏析信息生成单元130。
图像获取单元110可以获取对包含多个试样的模制试样的拍摄图像。
试样图像提取单元120可以从拍摄图像中分别提取对多个试样的多个试样图像。
试样图像提取单元120可以对所提取的多个试样图像进行编号并分类。
当所述拍摄图像有旋转时，试样图像提取单元120可以检测出拍摄图像有旋转并正向校正。
偏析信息生成单元130可以从多个试样图像中各自检测出偏析区域，并将偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。
偏析信息生成单元130可以从试样图像的中心区域检测出偏析区域。例如，偏析信息生成单元130利用所述中心区域的周边区域的平均亮度进行可变二值化，可以从试样图像的中心区域检测出偏析区域。
下面参照图2至图11更详细地说明偏析分析装置100的各种实施例。
图2是说明图1所示图像获取单元的一个实施例的参考图。
参照图2，图像获取单元110可包含摄像机200和包含多个光源元件的照明装置220。图中示出的实例中照明装置220是环形照明装置，但这是示例而已。因此，可以根据实施例变形实施为包含多个光源元件的各种形式的照明装置。
摄像机200包含镜头211，通过拍摄包含多个试样的模制试样10，可以生成拍摄图像。
在一个实施例中，摄像机200可具有远心(Telecentric)镜头。因此，可以排除普通摄像机拍摄中导致的偏析大小失真。
照明装置220可以是包含多个光源元件的环形照明装置，可以具有对应于摄像机的镜头211形状的中空部。因此，如图中示出的实例，当设有照明装置时，由于多个光源元件布置在摄像机的周边，可以对模制试样均匀地照射光线。因此，可以将亮度变化减至最低，还可以最大限度地减少试样表面的凹凸导致产生干扰。
在一个实施例中，由照明装置220照射到模制试样10的光线，其横轴的光均匀度(Uniformity)和纵轴的光均匀度(Uniformity)为96％以上，所述横轴的光均匀度和所述纵轴的光均匀度之差可以是2％以内。下表1中示出了针对这一实施例的均匀度。
【表1】
Figure GDA0001992295730000061
Figure GDA0001992295730000071
参照表1可知，由照明装置220照射的光线在与模制试样的距离为110mm至300mm时横轴的光均匀度和纵轴的光均匀度都是96％以上，而且满足两轴的光均匀度之差为2％以内的条件。
也就是说，当横轴和纵轴各自的光均匀度本身为96％以上且同时满足两轴的相互光均匀度之差为2％以下的条件时，不会因光均匀度之差而导致偏析图像的失真或者可以通过下面说明的偏析信息生成单元130的计算来抵消失真。
图3是说明图1所示试样图像提取单元的一个实施例的结构方框图，图4是说明由图3所示试样图像提取单元提取试样图像的参考图。
参照图3，试样图像提取单元120可包含匹配器310、二值化器320及图像提取器330。
匹配器310可以对模板图像和拍摄图像进行相关系数匹配。
二值化器320可以对匹配器310的输出进行二值化。
图像提取器330可基于二值化器320的输出从拍摄图像提取多个试样图像。
图像提取器330可以提取多个试样图像并对各试样图像进行编号。
进一步参照图4，图4的(a)所示为模制试样的拍摄图像，图4的(b)所示为模板图像。
图4的(c)所示为通过匹配器310对模板图像和拍摄图像进行相关系数匹配的结果的一个实例。由此可知，通过匹配器310的相关系数匹配，从拍摄图像中检测出形状最近似于模板图像的地方。
图4的(d)所示为通过二值化器320对图4的(c)进行二值化的结果的一个实例。
图4的(e)所示为通过图像提取器330基于图4的(d)从拍摄图像提取多个试样图像的一个实例。
图5是说明通过图1所示试样图像提取单元进行拍摄图像校正的参考图。
当操作者将模制试样放置在偏析分析装置上时，如果模子旋转，则存在识别率下降的可能性。因此，当模子旋转放置时，可以对拍摄图像进行旋转校正，不需操作者重新放置模子。
也就是说，试样图像提取单元120对多个试样图像检测出中心点，并利用多个中心点中属于最上线的多个点中的至少一部分，可以形成排列线510。
试样图像提取单元120对应于沿水平方向预设的基准线520和排列线510的角度之差，可以将拍摄图像旋转。
图6是说明图1所示偏析信息生成单元的一个实施例的结构方框图。
首先，参照图6，偏析信息生成单元130可包含可变二值化器510及偏析区域确定器520。根据实施例，偏析信息生成单元130还可包含信息生成器530。
可变二值化器510可以将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域，并利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化。
偏析区域确定器520可以将可变二值化器510的输出中可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为偏析区域。
信息生成器530可以计算出偏析区域确定器520中检测到的偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成偏析分析信息。
也就是说，信息生成器530可以将偏析程度按照简单的等级生成为定量数字信息。例如，信息生成器530可以对偏析区域利用图像处理法判断偏析的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量等，将此数字化为定量数据。
图7是说明由图6所示的偏析信息生成单元提取偏析的参考图，进一步参照图7，图7的(a)所示为试样图像的一个实例。
参照图7的(b)，可变二值化器510可以将试样图像中中心区域710的周边区域(720)设定为参考区域，并以参考区域720的平均亮度值为基准对中心区域710进行可变二值化。
可变二值化的结果如图7的(c)所示，偏析区域确定器520可以将具有一定面积以上的区域731确定为偏析区域。也就是说，偏析区域确定器520可以通过删除可变二值化的结果中小于一定大小的二值化后的值732来消除干扰。
图8是用于说明在图6所示的偏析信息生成单元进行的偏析确定的曲线图。
如上所述，偏析区域确定器520可以将可变二值化后的参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为偏析区域。
图8的曲线图示出了可变二值化后的参考区域的像素值(Gray level)和直方图(Histogram)的关系。
从图中示出的实例可知，将下位2％设定为阈值，并将像素值直方图中阈值属于下位2％的区域确定为偏析区域。但是，根据实施例，也可以修改作为阈值的下位百分比值。
由此可知，在照射均匀光线的本发明的一个实施例中，以较均匀的分布显示灰度，类似于针对图像的直方图中示出的实例。因此，属于下位2％以下的灰暗区域的区域是相对于周边区域的平均具有较高灰暗值的区域，这属于偏析的区域。
图9是用于说明基于图6所示的可变二值化器的可变二值化的参考曲线图，进一步参照图9对可变二值化进行说明，可变二值化是指随着参考区域720的平均亮度值改变，二值化的基准可以变化。
也就是说，传统上采用的固定值二值化是以预设参考值为基准应用中心区域的图像亮度进行二值化，但可变二值化器510是以参考区域的平均亮度值为基准对中心区域进行二值化，因此根据试样图像在整体上具有不同亮度的情况下，也可以精确地进行二值化。
图10示出了对具有不同亮度的相同试样的试样图像进行固定值二值化的结果，图11是示出对具有不同亮度的相同试样的试样图像根据本发明进行可变二值化的结果的参考图。
在图10中，由于固定值二值化，图10的(a)中未偏析的区域也被检测为偏析，而图10的(b)中没有检测到偏析。
另外，由于利用可变二值化，在根据本发明的图11中，图11的(a)和图11的(b)的亮度不同的情况下也会检测到偏析。
上面参照图1至图11说明了偏析分析装置的各种实施例。
下面参照图12说明偏析分析方法的各种实施例。只不过，参照已经参照的图1至图11说明的关于偏析分析装置的内容，可以更容易理解下面要说明的偏析分析方法。
图12是说明根据本发明的一个实施例的偏析分析方法的流程图。
参照图12，偏析分析装置可以获取对包含多个试样的模制试样的拍摄图像(S1210)。
偏析分析装置可以从拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像(S1220)。
偏析分析装置可以从多个试样图像中各自检测出偏析区域(S1230)，并且可以将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息(S1240)。
关于步骤S1210的一个实施例中，偏析分析装置可以利用具有对应于摄像机的镜头形状的中空部的环形照明对所述多个试样照射光线。
关于步骤S1220的一个实施例中，偏析分析装置可以对模板图像和所述拍摄图像进行相关系数匹配，并且可以对相关系数匹配结果进行二值化。然后，可基于所述二值化结果从所述拍摄图像提取多个试样图像。
关于步骤S1230的一个实施例中，偏析分析装置可以将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域，并且可以利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化。然后，相对于可变二值化的结果值，可以将可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为所述偏析区域。
关于步骤S1240的一个实施例中，偏析分析装置可以计算出所述偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成所述偏析分析信息。
上面说明的本发明不受上述实施例及附图的限制，而是由权利要求书界定。本发明所属技术领域的普通技术人员应该理解，在不超出本发明的技术思想的范围内，可以对本发明的构成进行各种变更及改进。

Claims (10)

1.一种偏析分析装置，其包含：
图像获取单元，用于获取对模制试样的拍摄图像，所述模制试样包含多个试样；
试样图像提取单元，用于从所述拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像；以及
偏析信息生成单元，用于在多个试样图像的各试样图像中将中心区域的周边区域设定为参考区域，通过利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化从多个试样图像的各试样图像中检测出偏析区域，并将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。
2.根据权利要求1所述的偏析分析装置，其中，
所述图像获取单元包含：
摄像机；以及
照明装置，其包含多个光源元件，并具有对应于所述摄像机的镜头形状的中空部。
3.根据权利要求1所述的偏析分析装置，其中，
所述试样图像提取单元包含：
匹配器，用于对模板图像和所述拍摄图像进行相关系数匹配；
二值化器，用于对所述匹配器的输出进行二值化；以及
图像提取器，用于基于所述二值化器的输出从所述拍摄图像提取所述多个试样图像。
4.根据权利要求1所述的偏析分析装置，其中，
所述偏析信息生成单元包含：
可变二值化器，用于将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域，并利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化；以及
偏析区域确定器，用于将可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为所述偏析区域。
5.根据权利要求1所述的偏析分析装置，其中，
所述偏析信息生成单元还包含：
信息生成器，用于计算出所述偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成所述偏析分析信息。
6.一种偏析分析方法，其包含以下步骤：
获取对模制试样的拍摄图像，其中模制试样包含多个试样；
从所述拍摄图像中分别提取对所述多个试样的多个试样图像；以及
在多个试样图像的各试样图像中将中心区域的周边区域设定为参考区域，通过利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化从多个试样图像的各试样图像中检测出偏析区域，并将所述偏析区域数字化，以生成偏析分析信息。
7.根据权利要求6所述偏析分析方法，其中，
所述获取拍摄图像的步骤包含以下步骤：
照射横轴的光均匀度和纵轴的光均匀度为96％以上且所述横轴的光均匀度和所述纵轴的光均匀度之差为2％以内的光线。
8.根据权利要求6所述偏析分析方法，其中，
所述提取多个试样图像的步骤包含以下步骤：
对模板图像和所述拍摄图像进行相关系数匹配；
对相关系数匹配结果进行二值化；
基于所述二值化结果从所述拍摄图像提取所述多个试样图像。
9.根据权利要求6所述偏析分析方法，其中，
所述生成偏析分析信息的步骤包含以下步骤：
将试样图像中中心区域的周边区域设定为参考区域；
利用所述参考区域的平均亮度对所述中心区域进行可变二值化；以及
相对于可变二值化的结果，将可变二值化后的所述参考区域的像素值直方图在预设阈值以下的区域确定为所述偏析区域。
10.根据权利要求6所述偏析分析方法，其中，
所述生成偏析分析信息的步骤包含以下步骤：
计算出所述偏析区域的大小、长度、亮度信息、角度、偏析量及偏析比例中的至少一个，以生成所述偏析分析信息。
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