CN113487538B - 一种多目标分割缺陷检测方法、装置及其计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种多目标分割缺陷检测方法及装置，包括：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据，进行边缘检测并拟合直线；根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图；对高通滤波图和低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征；对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；对每个轮廓进行几何特征数学计算。
Description
【技术领域】
本发明属于工业产品检测的技术领域，具体是指一种多目标分割缺陷检测方法、装置及其计算机存储介质。
【背景技术】
工业产品缺陷检测领域中机器视觉系统主要分为两部分：由传统相机、镜头、光源、相机固定及运动机构构成图像采集单元，由PC主机和图像采集卡等构成图像处理单元的机器视觉检测系统。这种机器视觉具有较高的延展性和可塑性，可以针对不同的产品缺陷进行定制硬件和定制软件开发。
现有的技术中检测方法分两类，一类是纯深度学习目标检测和目标分割，这种方法无法获取到目标的精确特征参数，无法实时检测大分辨率图像，以及存在大分辨率训练模型耗时、耗大量算力的问题，即无法满足客户实时检测要求的问题；另一类是传统机器学习方式检测，其无法精确分类，需要专家模式来调节参数，且准确率无法稳定达到99％以上的识别率。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种基于多目标定位和实时目标分割的工业产品缺陷智能检测方法、装置与计算机存储介质。
第一方面，本发明提供例如一种基于多目标定位和实时目标分割的工业产品缺陷智能检测方法，包括如下步骤：
步骤1：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤2：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线；
步骤3：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤4：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图；
步骤5：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤6：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤7：识别步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；
其中，所述训练器，包括如下步骤：
步骤a：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤b：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线；
步骤c：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤d：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图；
步骤e：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤f：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤g：训练步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；
步骤8：对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
进一步地，所述步骤2和所述步骤b中的边缘检测，是采用Canny算法；所述步骤2和所述步骤b中的拟合直线算法，是采用HUBER损失算法。
进一步地，所述步骤4和所述步骤d中的高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述步骤4和所述步骤d中的低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法。
进一步地，所述步骤g中的所述实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络。
第二方面，本发明提供了一种基于多目标定位和实时目标分割的工业产品缺陷智能检测装置，用于实现如第一方面所述的方法，具体包括：
多目标定位模块：用于对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
多目标分割识别模块：用于识别目标类别和精确轮廓，具体包括：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器模块得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；
其中，所述训练器模块，用于对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据，对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框，将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据，对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框，然后进行训练步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；
结果处理模块：用于对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
进一步地，所述多目标定位模块和所述训练器模块中的边缘检测，是采用Canny算法；所述多目标定位模块和所述训练器模块中的拟合直线算法，是采用HUBER损失算法。
进一步地，所述多目标定位模块和所述训练器模块中的高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述多目标定位模块和所述训练器模块中的低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法。
进一步地，所述训练器模块中的实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络。
第三方面，本发明提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
本发明的优点在于：多目标定位和实时多目标分割结合的方式具有适合低成本规模化，高准确率和实时检测的优点；它解决了纯深度学习目标检测和目标分割无法实时检测大分辨率图像以及大分辨率训练模型耗时、耗大量算力的问题，即无法满足客户实时检测要求的问题；解决了传统机器学习方式无法精确分类，且准确率无法稳定达到99％以上的识别率的问题；这种相结合的方式解决了高速流水线对超大分辨率图像(譬如：8192×8192以上的分辨率)的检测要求。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1是本发明的实施例一方法的流程图。
图2是本发明的实施例一方法中训练器的流程图。
图3是本发明的实施例二装置的结构示意图。
图4是本发明的实施例二装置中的训练器模块的结构示意图。
图5是本发明的实施例三计算机可读存储介质的结构示意图。
【具体实施方式】
实施例一：
本实施例提供了一种多目标定位和实时目标分割的工业产品缺陷智能检测方法，具体操作时，首先，在X86PC终端打开本地硬盘上的图片文件获取到图像数据(也可以是从工业相机摄像头获取)，图像数据传输到PC终端的内存中，本实施例PC终端处理器为X86处理器处理内存中的图像数据；然后，X86处理器(处理器包括但不限于CPU，GPU，FPGA，ASIC处理器)对图像数据进行处理，如图1和图2所示，具体包括如下步骤：
步骤1：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤2：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，其中，所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线算法采用HUBER损失算法；
步骤3：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤4：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，其中，所述高通滤波算法采用拉普拉斯算法，所述低通滤波算法采用核为32的高斯模糊算法；
步骤5：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤6：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤7：识别步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；
步骤8：对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
其中，所述步骤7中的训练器，包括如下步骤：
步骤a：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤b：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，其中，所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线算法采用HUBER损失算法；
步骤c：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤d：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，其中，所述高通滤波算法采用拉普拉斯算法，所述低通滤波算法采用核为32的高斯模糊算法；
步骤e：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤f：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤g：训练步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；其中，所述实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络。对精确检测结果进行处理，处理方式包括但不限于本地显示或网络发送给外部设备或串口发送给外部设备，外部设备包括但不限于PC终端或PLC。
基于同一发明构思，本发明申请还提供了与实施例一中的方法对应的装置，详见实施例二。
实施例二：
本发明提供了一种多目标定位和实时目标分割的工业产品缺陷智能检测装置，如图3和图4所示，包括：
多目标定位模块：用于对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，其中，所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线算法采用HUBER损失算法；根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，其中，所述高通滤波算法采用拉普拉斯算法，所述低通滤波算法采用核为32的高斯模糊算法；对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
多目标分割识别模块：用于识别目标类别和精确轮廓，具体包括：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器模块得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；其中，所述训练器模块，用于实现对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据，对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，其中，所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线算法采用HUBER损失算法，根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，其中，所述高通滤波算法采用拉普拉斯算法，所述低通滤波算法采用核为32的高斯模糊算法，对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据，对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；然后对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；其中，所述实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络；
结果处理模块：用于对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
由于本发明实施例二所介绍的装置，为实施本发明实施例一的方法所采用的装置，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该装置的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一的方法所采用的装置都属于本发明所欲保护的范围。
基于同一发明构思，本申请提供了实施例一对应的计算机可读存储介质，详见实施例三。
实施例三：
本发明提供了一种计算机可读存储介质，如图3所示，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一所述的方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多目标分割缺陷检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤2：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线；所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线采用HUBER损失算法；
步骤3：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤4：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图；所述高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法；
步骤5：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤6：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤7：识别步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；
其中，所述训练器，包括如下步骤：
步骤a：对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；
步骤b：对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线；
步骤c：根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；
步骤d：将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图；
步骤e：对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；
步骤f：对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；
步骤g ：训练步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；
步骤8：对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
2.如权利要求1所述的一种多目标分割缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤2和所述步骤b中的边缘检测，是采用Canny算法；所述步骤2和所述步骤b中的拟合直线算法，是采用HUBER损失算法。
3.如权利要求1所述的一种多目标分割缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤4和所述步骤d中的高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述步骤4和所述步骤d中的低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法。
4.如权利要求1所述的一种多目标分割缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤g中的所述实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络。
5.一种多目标分割缺陷检测装置，实现如权利要求1所述的一种多目标分割缺陷检测方法，其特征在于：包括：
多目标定位模块：用于对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据；对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框；将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据；对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框；其中，所述边缘检测采用Canny算法，所述拟合直线采用HUBER损失算法；所述高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法；
多目标分割识别模块：用于识别目标类别和精确轮廓，具体包括：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用训练器模块得到的目标分割模型文件进行识别，得到每个Blob内的精确目标类别和轮廓；
其中，所述训练器模块，用于对图像数据进行灰度通道提取，得到灰度图像数据，对灰度图像数据进行上下左右区域的边缘检测并拟合直线，根据上下左右直线提取内部区域，得到待检测ROI矩形框，将待检测ROI矩形框的图像数据裁剪出来并分别使用高通滤波算法和低通滤波算法处理得到高通滤波图和低通滤波图，对所述高通滤波图和所述低通滤波图进行求差，取绝对值，并与设定阈值进行比较，大于阈值则为255，小于阈值则为0，得到一张与ROI矩形框同分辨率的二值图像数据，对二值图像数据进行Blob分析得到Blob特征：外包ROI矩形框，然后进行训练步骤：对每个Blob的外包ROI矩形框内的局部图像数据裁剪出来并用实时目标分割训练模型进行训练得到目标分割模型文件；
结果处理模块：用于对每个轮廓进行几何特征数学计算，得到目标的坐标序列、面积、周长和目标类别，进而对产品图像进行缺陷识别。
6.如权利要求5所述的一种多目标分割缺陷检测装置，其特征在于：所述多目标定位模块和所述训练器模块中的边缘检测，是采用Canny算法；所述多目标定位模块和所述训练器模块中的拟合直线算法，是采用HUBER损失算法。
7.如权利要求5所述的一种多目标分割缺陷检测装置，其特征在于：所述多目标定位模块和所述训练器模块中的高通滤波算法，是采用拉普拉斯算法；所述多目标定位模块和所述训练器模块中的低通滤波算法，是采用核为32的高斯模糊算法。
8.如权利要求5所述的一种多目标分割缺陷检测装置，其特征在于：所述训练器模块中的实时目标分割训练模型，是将DeeplabV3plus中骨干网络替换为mobilenetV3，得到轻量级目标分割网络。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的一种多目标分割缺陷检测方法。
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