CN114445405B

CN114445405B - 一种圆孔均匀性检测的方法和系统

Info

Publication number: CN114445405B
Application number: CN202210357434.1A
Authority: CN
Inventors: 查世华; 杨义禄; 左右祥; 关玉萍; 阙世林; 李波
Original assignee: Zhongdao Optoelectronic Equipment Co ltd
Current assignee: Zhongdao Optoelectronic Equipment Co ltd
Priority date: 2022-04-07
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2042-04-07
Also published as: CN114445405A

Abstract

本发明公开了一种圆孔均匀性检测的方法和系统，包括以下步骤：首先采集样本图像；通过采集样本图像获取圆孔的检测模板图像；实现待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配；待检测圆孔图像精准匹配图像与圆孔检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；预处理两者差的绝对值图像的二值化图像；根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。本发明采用这样的处理方法结果较为可靠，不会导致误判断；本发明对类似圆孔检测均适用。

Description

一种圆孔均匀性检测的方法和系统

技术领域

本发明属于计算机视觉检测技术领域，具体涉及一种圆孔均匀性检测的方法和系统。

背景技术

计算机视觉检测在物体检测领域获得广泛应用，因为计算机视觉检测技术具有快速高效、精度高和集成性等优点，逐步成为各行各业检测的主要方法。

在平板检测，电路板检测，工件检测等领域都有广泛的应用。本发明专利是针对平板检测领域的圆孔检测。类似专利有针对电路板的圆孔检测，如发明专利申请号CN202011583333.3公开了一种背钻孔检测设备和方法，通过设置第一和第二光源，检测时开启第一和第二光源，对待测电路板进行补光，并从基于线扫描相机采集的背钻孔图像获取圆环中的外圆和内圆，通过提取外圆和内圆的边缘，再对边缘点进行圆的拟合，得到外圆和内圆的同心度。如果外圆和内圆的同心度偏差在设定的范围内，则背钻孔合格，否则背钻孔不合格。采取上述方法实现对待检测电路板上的背钻孔同心度检测。

上述圆孔的检测方法的缺点在于：首先，提取外圆和内圆的边缘后直接进行拟合，会导致拟合圆误差较大。因为获取的背钻孔图像会受到其他图像信号的干扰，需要对边缘进行预处理。其次，同心度受内圆拟合的误差影响较大。如果内圆的拟合误差较大，即使外圆拟合误差小，内圆和外圆的同心度也不准确，易导致误判。

发明内容

基于目前圆孔检测方法的缺陷，本发明提出了一种圆孔均匀性检测的方法。本发明采用采集样本图像，通过采集样本图像获取圆孔的检测模板图像，实现待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配，把做高斯预处理的待检测圆孔图像的精准匹配图像与圆孔的检测模板图像的差的绝对值图像二值化；预处理两者差的绝对值图像的二值化图像；根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。

具体的，本发明提供了一种圆孔均匀性检测的方法，包括以下步骤：

采集样本图像，从所述样本图像中选择一张作为待检测圆孔图像；

获取圆孔的检测模板图像；

将所述待检测圆孔图像和圆孔的检测模板图像进行精准匹配，得到待检测圆孔图像精准匹配图像；

将待检测圆孔图像精准匹配图像与检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；

预处理所述高斯图像差的绝对值图像的二值化图像；

根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。

优选的，所述采集样本图像过程如下：

采集N+1张显示屏幕样本的图像，保存至硬盘待用。

优选的，所述获取圆孔的检测模板图像，包括步骤如下：

A）从采集的N+1张样本图像中选择一张样本图像待用，该样本图像显著特征是圆孔轮廓没有被其它物体遮挡；

B）该样本图像上以圆孔的中心为预处理模板图像的中心，以圆孔的直径再加上左右各外扩的4个像素作为预处理模板图像的宽度，以圆孔的直径再加上上下各外扩的4个像素作为预处理模板图像的高度，获取预处理模板图像；

C）将预处理模板图像与其他N张样本图像用5X5的Sobel算法提取圆孔的边界，然后采用归一化的互相关算法进行图像配准，根据配准位置采用三次曲线亚像素插值依次从样本中获取N张配准图像；

D）将N张配准图像相同位置的每个像素点的高灰阶的百分之三像素点和低灰阶的百分之三像素点去除，该相同位置剩余像素点的灰阶均值作为该位置像素点的检测模板图像的灰阶值。

优选的，所述待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配，包括以下步骤：

用5X5的Sobel算法提取圆孔的边界，然后采用归一化的互相关算法进行图像配准，采用三次曲线亚像素插值获取待检测圆孔的精准匹配图像。

优选的，所述待检测圆孔图像精准匹配图像与圆孔检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化的方法如下：

A）把待检测图像精准匹配图像和检测模板图像同时做5X5高斯预处理；

B）获取两者的高斯图像差的绝对值图像；

C）采用最大类间方差法计算差的绝对值图像的分割阈值；

D）计算差的绝对值图像均值，以分割阈值和图像均值的平均值作为差的绝对值图像的二值化阈值。

优选的，所述预处理两者差的绝对值图像的二值化图像，包括步骤如下：

A）去除孔的边界干扰，把二值化图像的上下左右各4个像素灰阶设为0；

B）对二值化图像先做3次膨胀处理，再做1次腐蚀处理，获得二值化图像的预处理图像。

优选的，所述根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性，包括步骤如下：

如果二值化图像的预处理图中灰阶为255的像素个数小于设定的像素个数，则判断孔均匀，否则判断孔不均匀。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种圆孔均匀性检测的系统，包括：

采集样本图像模块，用于采集样本图像，从所述样本图像中选择一张作为待检测圆孔图像；

获取检测模板模块，用于获取圆孔的检测模板图像；

精准匹配模块，用于将所述待检测圆孔图像和圆孔的检测模板图像进行精准匹配，得到待检测圆孔图像精准匹配图像；

图像二值化模块，用于将待检测圆孔图像精准匹配图像与检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；

预处理二值化图像模块，用于预处理所述高斯图像差的绝对值图像的二值化图像；

判断均匀性模块，用于根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述的存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上所述的圆孔均匀性检测的方法。

根据本发明的另一个方面，一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现如上所述的圆孔均匀性检测的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用采集样本图像，通过采集样本图像获取圆孔的检测模板图像，实现待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配，把待检测圆孔图像精准匹配图像与圆孔检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；预处理两者差的绝对值图像的二值化图像；根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。采用这样的处理方法结果较为可靠，不会导致误判断；本发明对类似圆孔检测均适用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一种圆孔均匀性检测的方法实施流程图；

图2为本发明的圆孔均匀性检测待检测圆孔图像示例图；

图3为本发明的圆孔均匀性检测检测模板图像效果图；

图4为本发明的圆孔均匀性检测待检测圆孔匹配效果图；

图5为本发明的圆孔均匀性检测待检测圆孔处理二值化效果图；

图6为本发明的圆孔均匀性检二值化图像预处理效果图；

图7为本发明的圆孔均匀性检测图像的系统结构图；

图8示出了本发明一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图；

图9示出了本发明一实施例所提供的一种存储介质的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1

如图1所示，本发明的目标是圆孔均匀性检测。计算过程如下：

1. 获取圆孔的检测模板图像，如图3所示：

A）从采集的N+1张样本图像中选择一张样本图像待用，该样本图像显著特征是圆孔轮廓没有被其它物体遮挡，如图2所示；

2.待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配，如图4所示：

3.待检测圆孔图像的精准匹配图像与圆孔的检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化，如图5所示：

B）获取两者的高斯图像差的绝对值图像；

C）采用最大类间方差法计算差的绝对值图像的分割阈值；

4. 预处理两者差的绝对值图像的二值化图像，如图6所示：

B）对二值化图像先做3次膨胀处理，再做1次腐蚀处理，获得二值化图像的预处理图。

5. 根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性：

实施例2

本实施例提供一种圆孔均匀性检测的系统，如图7所示，包括：

采集样本图像模块10，用于采集样本图像，从所述样本图像中选择一张作为待检测圆孔图像；

获取检测模板模块20，用于获取圆孔的检测模板图像；

精准匹配模块30，用于将所述待检测圆孔图像和圆孔的检测模板图像进行精准匹配，得到待检测圆孔图像精准匹配图像；

图像二值化模块40，用于将待检测圆孔图像精准匹配图像与检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；

预处理二值化图像模块50，用于预处理所述高斯图像差的绝对值图像的二值化图像；

判断均匀性模块60，用于根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用采集样本图像，通过采集样本图像获取圆孔的检测模板图像，实现待检测圆孔图像和圆孔检测模板图像的精准匹配，把待检测圆孔图像精准匹配图像与圆孔检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化；预处理两者差的绝对值图像的二值化图像；根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。采用这样的处理方法结果较为可靠；本发明对类似圆孔检测均适用。

实施例3

请参考图8，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图8所示，所述电子设备2包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的圆孔均匀性检测方法。

其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（RAM：Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。

总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述圆孔均匀性检测方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。

处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

实施例4

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的圆孔均匀性检测方法对应的计算机可读存储介质，请参考图9，其示出的计算机可读存储介质为光盘90，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的圆孔均匀性检测方法。

需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的圆孔均匀性检测方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是：在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

Claims

1.一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取圆孔的检测模板图像，包括：

A）从采集的N+1张样本图像中选择一张样本图像待用，所述选择的这张样本图像显著特征是圆孔轮廓没有被遮挡；

B）在所述选择的样本图像上以圆孔的中心为预处理模板图像的中心，以圆孔的直径再加上左右各外扩的4个像素作为预处理模板图像的宽度，以圆孔的直径再加上上下各外扩的4个像素作为预处理模板图像的高度，获取预处理模板图像；

C）将预处理模板图像与其他N张样本图像用5X5的Sobel算法提取圆孔的边界，然后采用归一化的互相关算法进行图像配准，根据配准位置采用三次曲线亚像素插值依次从样本图像中获取N张配准图像；

D）将N张配准图像相同位置的每个像素点的高灰阶的百分之三像素点和低灰阶的百分之三像素点去除，该相同位置剩余像素点的灰阶均值作为该位置像素点的检测模板图像的灰阶值；

预处理所述高斯图像差的绝对值图像的二值化图像；

根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性。

2.根据权利要求1所述的一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于：

所述采集样本图像过程如下：

采集N+1张显示屏幕样本图像，保存至硬盘待用。

3.根据权利要求1或2所述的一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于：

所述将所述待检测圆孔图像和圆孔的检测模板图像进行精准匹配的过程如下：

4.根据权利要求3所述的一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于：

所述将待检测圆孔图像精准匹配图像与检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像二值化的方法如下：

A）把待检测图像的精准匹配图像和检测模板图像同时做5X5高斯预处理；

B）获取待检测圆孔图像精准匹配图像与检测模板图像的高斯图像差的绝对值图像；

C）采用最大类间方差法计算所述差的绝对值图像的分割阈值；

D）计算所述差的绝对值图像均值，以分割阈值和图像均值的平均值作为差的绝对值图像的二值化阈值。

5.根据权利要求1或4所述的一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于：

所述预处理所述高斯图像差的绝对值图像的二值化图像的方法如下：

6.根据权利要求5所述的一种圆孔均匀性检测的方法，其特征在于：

所述根据二值化图像预处理的结果判断圆孔的均匀性的方法如下：

如果所述二值化图像的预处理图中灰阶为255的像素个数小于设定的像素个数，则判断孔均匀，否则判断孔不均匀。

7.一种圆孔均匀性检测的系统，其特征在于，包括：

获取检测模板模块，用于获取圆孔的检测模板图像，包括：

8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述的存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求的1-6中任一所述的圆孔均匀性检测的方法。

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以实现如权利要求1-6中任一所述的圆孔均匀性检测的方法。