CN116945521A - 一种注塑件缺陷检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种注塑件缺陷检测方法，包括：获取气泡区域中的目标区域；获取气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度；获取气泡区域的受光照影响系数；获取除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度；获取气泡区域的高度；根据每个气泡区域的高度、除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度及除目标气泡区域外的其他气泡区域的高度得到每个气泡区域的实际高度，根据每个气泡区域的实际高度和面积得到注塑件表面的缺陷程度。本发明实现了通过缺陷检测对注塑件表面异常程度的准确评估。

Description

一种注塑件缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种注塑件缺陷检测方法。
背景技术
注塑是一种工业产品生产制造成型的方法，产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑，塑料在注塑机加热料筒中塑化之后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法，在注塑件原材料进行预处理和注塑件在成型过程中，由于处理不当会导致注塑件表面会产生或多或少的气泡，影响产品的制造。
现有技术对注塑件进行检测时，利用大津阈值分割法通过自适应阈值将注塑件灰度图像中的缺陷区域分割出来，即直接阈值分割得到缺陷区域，但是因注塑件图像采集时，因为光源角度和强度问题，使注塑件表面所受补光影响程度并不相同，受光照影响程度较弱的区域，利用大津阈值分割法在检测时能识别出表面缺陷区域，但是在注塑件受光照较强的区域，大津阈值分割法虽能识别出注塑件表面的异常大概区域，但是由于光照强度太大的因素，无法对异常区域内缺陷的凸出程度作出准确评估，因此，利用大津阈值分割法所得缺陷区域对注塑件进行缺陷检测时，会导致注塑件的缺陷程度评估不准确。
发明内容
本发明提供一种注塑件缺陷检测方法，以解决现有的注塑件的缺陷程度评估不准确的问题。
本发明的一种注塑件缺陷检测方法，采用如下技术方案：
获取注塑件表面的灰度图像，获取灰度图像中的所有气泡区域，对每个气泡区域进行聚类得到对应气泡区域中的目标区域；
根据每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积得到对应气泡区域的受光照影响程度，根据每个气泡区域的中心和对应气泡区域中的目标区域的中心所在位置得到对应气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度；
利用每个气泡区域的受光照影响程度和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度得到该气泡区域的受光照影响系数；
将距光源最远的气泡区域作为目标气泡区域，根据目标气泡区域的受光照影响系数和除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数得到除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度；
根据每个气泡区域中像素点的灰度值得到对应气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率，根据每个气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率和对应气泡区域的半径得到对应气泡区域的高度；
根据每个气泡区域的高度、除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度及除目标气泡区域外的其他气泡区域的高度得到每个气泡区域的实际高度，根据每个气泡区域的实际高度和面积得到注塑件表面的缺陷程度。
进一步的，所述得到注塑件表面的缺陷程度的方法是：
利用双曲正切函数对每个气泡区域的实际高度和气泡区域的面积进行归一化，根据归一化后气泡区域的实际高度和面积得到该气泡区域的缺陷程度；
对每个气泡区域的缺陷程度进行累加，并求均值得到注塑件表面的缺陷程度。
进一步的，所述气泡区域的实际高度是按如下方法确定的：
若该气泡区域为目标气泡区域，则该气泡区域的实际高度为该气泡区域的高度；
若该气泡区域非目标气泡区域，则将该气泡区域受光照影响系数的变化程度加一，并与该气泡区域的高度相乘得到该气泡区域的实际高度。
进一步的，所述气泡区域的高度是按如下方法确定的：
对气泡区域的中心像素点到每个边缘像素点的距离进行累加，并对累加的结果求均值；
将该均值与该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率相乘得到气泡区域的高度。
进一步的，所述气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度是按如下方法确定的：
获取气泡区域的中心点和该气泡区域中的目标区域的中心点的连接线，获取该连接线的延长线得到该连接线与该气泡区域边缘的交点，其中，该交点指距离目标区域近的交点；
根据该连接线与该气泡区域边缘的交点到该气泡区域中的目标区域的中心点的距离和该连接线与该气泡区域边缘的交点到该气泡区域中的目标区域的中心点的距离的比值得到该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例；
将该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例作为该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度。
进一步的，所述气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率是按如下方法确定的：
获取气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差；
利用气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差除以对应中心像素点到边缘像素点的距离得到多个比值；
将每个比值进行累加得到累加和，根据累加和与边缘像素点个数的比值得到气泡区域中像素点的灰度值得到该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率。
进一步的，所述气泡区域受光照影响系数的变化程度是按如下方法确定的：
以目标气泡区域的受光照影响系数为基准系数；
以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数与基准系数作为分子，以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数作为分母，根据分子分母的比值得到对应气泡区域受光照影响系数的变化程度。
进一步的，所述气泡区域中的目标区域是按如下方法确定的：
对每个气泡区域进行K-means聚类得到对应气泡区域中的受反光影响的区域，其中，K值为2；
将气泡区域中的受反光影响的区域作为目标区域。
进一步的，将每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积的比值作为对应气泡区域的受光照影响程度。
进一步的，将每个气泡区域的受光照影响程度和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度的乘积作为气泡区域的受光照影响系数。
本发明的有益效果是：本发明利用了注塑件表面的气泡突起实际高度和气泡的面积对注塑件的异常程度进行评估，气泡的突起高度越大，面积越大，则注塑件表面的异常程度越高，因此，本发明结合了气泡本质特征，从本质上反映了注塑件的缺陷程度，最终所得异常程度更加准确；
本发明在获取气泡突起实际高度时，考虑到了光照对气泡的影响，因此，结合了气泡区域中的目标区域的中心点的偏离程度和该目标区域的面积得到了光照影响程度系数，又以最远处的气泡区域为基准，获取了每个气泡区域的受影响程度系数的变化程度，其中，由于最远处的气泡区域受光照影响程度最小，因此，以它为基准对其他气泡区域进行高度矫正，即根据每个气泡区域的受影响程度系数的变化程度对每个气泡区域的高度进行了矫正，最终得到每个气泡区域的实际高度，矫正后的实际高度相比于矫正前更加准确，因此根据矫正后的实际高度评估注塑件表面缺陷更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种注塑件缺陷检测方法的实施例的流程示意图；
图2为本发明的一种注塑件缺陷检测方法的实施例中的气泡区域示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种注塑件缺陷检测方法的实施例，如图1所示，包括：
S1、获取注塑件表面的灰度图像，获取灰度图像中的所有气泡区域，对每个气泡区域进行聚类得到对应气泡区域中的目标区域。
获取注塑件表面的灰度图像的具体步骤为：本发明需要清晰的注塑工件表面图像，因此需要在传送带上方安置相机采集注塑件图像，识别出图像中的工件表面的特征信息，具体采用DNN语义分割的方式来识别分割图像中的目标，该DNN网络的相关内容包括：使用的数据集为俯视采集的传送带上注塑工件图像数据集；需要分割的像素共分为2类，即训练集对应标签标注过程为：单通道的语义标签，对应位置像素属于背景类的标注为0，属于注塑工件的标注为1，网络的任务是分类，所以使用的loss函数为交叉熵损失函数。
至此，通过DNN实现了运输机上注塑件图像的处理，获得图像中注塑件表面的RGB图像，然后进行灰度化处理，获得只存在注塑件的灰度图像。
获取灰度图像中的所有气泡区域的具体步骤为：利用光学检测得到灰度图像中的所有气泡区域，该过程由现有技术可实现。
得到对应气泡区域中的目标区域的具体步骤为：对每个气泡区域进行K-means聚类得到对应气泡区域中的受反光影响的区域和不受反光影响的区域，其中，K值为2，将气泡区域中的受反光影响的区域作为目标区域。
S2、根据每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积得到对应气泡区域的受光照影响程度，根据每个气泡区域的中心和对应气泡区域中的目标区域的中心所在位置得到对应气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度。
得到气泡区域的受光照影响程度的具体步骤为：将每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积的比值作为对应气泡区域的受光照影响程度。
需要说明的是，由于受到光照的影响，导致气泡区域中的目标区域的中心点和气泡区域的中心点所在位置不一致，而气泡区域中的目标区域的中心越偏离气泡区域的中心，则该气泡区域受光照影响程度越大。
得到对应气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度的具体步骤为：如图2所示，获取气泡区域的中心点和该气泡区域中的目标区域的中心点的连接线cb，获取该连接线cb的延长线得到该连接线与该气泡区域边缘的交点a，其中，该交点a指距离目标区域近的交点；根据该连接线与该气泡区域边缘的交点a到该气泡区域中的目标区域的中心点b的距离a-b和该连接线与该气泡区域边缘的交点a到该气泡区域中的目标区域的中心点的距离a-c的比值得到该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例；将该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例作为该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度σ。
S3、利用每个气泡区域的受光照影响程度和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度得到该气泡区域的受光照影响系数。
S4、将距光源最远的气泡区域作为目标气泡区域，根据目标气泡区域的受光照影响系数和除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数得到除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度。
得到气泡区域的受光照影响系数的具体步骤为：将每个气泡区域的受光照影响程度SG和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度σ的乘积作为气泡区域的受光照影响系数GYX。
得到气泡区域受光照影响系数的变化程度的具体步骤为：以目标气泡区域的受光照影响系数为基准系数，以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数与基准系数作为分子，以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数作为分母，将分子分母的比值得到对应气泡区域受光照影响系数的变化程度。据此，可得到除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度。其中，受光照影响系数的变化程度对于最远离光源的气泡而言，越靠近光源，其光照干扰系数增大的程度越大。
需要说明的是，受光源影响区域缺陷检测结果会受到光照的影响，在光照影响较大的区域内缺陷检测结果会存在较大误差，因此以受影响最小的区域为基准对象，对于每个靠近光源的缺陷部位进行分析，对各自的受影响参数进行计算，最终计算当前分割区域气泡缺陷的实际凸起高度。
S5、根据每个气泡区域中像素点的灰度值得到对应气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率，根据每个气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率和对应气泡区域的半径得到对应气泡区域的高度。
得到气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率的具体步骤为：获取气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差；利用气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差除以对应中心像素点到边缘像素点的距离得到多个比值；将每个比值进行累加得到累加和，根据累加和与边缘像素点个数的比值得到气泡区域中像素点的灰度值得到该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率，具体表达式为：
;
式中：Vc表示第c个气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率，H表示第c个气泡区域的中心像素点的灰度值，Hi表示第c个气泡区域边缘上第i个像素点的灰度值，li表示第c个气泡区域的中心像素点到第c个气泡区域边缘上第i个像素点的距离，n表示边缘像素点的个数。
其中，代表中心像素点至第i个边缘点之间的灰度递减速率，用灰度值作差表征了中心像素点至第i个边缘点的整体变化，再除以两者间的距离，表征了变化速率，即灰度递减速率；/>代表该气泡区域中心到边缘的平均灰度递减速率，共n个边缘像素点，相当于将灰度递减速率的累加和求平均，表征了平均灰度递减速率。该公式利用了常规的加和求均，属于现有技术，本发明不再赘述。
得到气泡区域的高度的具体步骤为：对气泡区域的中心像素点到每个边缘像素点的距离进行累加，并对累加的结果求均值；将该均值与该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率相乘得到气泡区域的高度Lc。
S6、根据每个气泡区域的高度、除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度及除目标气泡区域外的其他气泡区域的高度得到每个气泡区域的实际高度，根据每个气泡区域的实际高度和面积得到注塑件表面的缺陷程度。
得到每个气泡区域的实际高度的具体步骤为：若该气泡区域为目标气泡区域，则该气泡区域的实际高度为该气泡区域的高度；若该气泡区域非目标气泡区域，则将该气泡区域受光照影响系数的变化程度加一，并与该气泡区域的高度相乘得到该气泡区域的实际高度，对于非目标气泡区域，计算非目标气泡区域的实际高度的具体表达式为：
;
式中，表示第c个非目标气泡区域的实际高度，ΔGYXc第c个非目标气泡区域的受光照影响系数的变化程度，Lc表示第c个非目标气泡区域的高度。
其中：在注塑件检测时，气泡缺陷在远离光源的位置上受到的光照干扰最小，因此目标气泡区域内部各种检测结果和参数最接近于真实值，所以统一以目标气泡区域为检测基准，计算每一个相对于它靠近光源位置的气泡参数；越靠近光源位置，其受光源照射程度就越大，计算的气泡区域高度Lc越小，但是该值是偏离真实值的，因此我们计算当前气泡区域相对于最远离光源气泡的光照干扰系数变化程度ΔGYXc，去校正光照干扰存在时所检测出的误差高度Lc。
需要说明的是，每个气泡区域均受到同一光源的照射影响，依旧是以最远离光源的目标气泡区域为基准，获取非目标气泡区域的实际高度，目标气泡区域的实际高度为步骤S5中所得的目标气泡区域的高度。
得到注塑件表面的缺陷程度的具体步骤为：得出气泡区域的实际高度，结合气泡区域的面积参数，可以对气泡缺陷的异常程度作出准确评估，即缺陷面积越大，缺陷越凸出，则缺陷异常程度越高，具体表达式如下：
;
式中：ωc表示第c个气泡区域的异常程度，表示第c个气泡区域的实际高度，Sc表示第c个气泡区域的面积。
其中，气泡区域的实际高度及面积的数值越大，气泡区域的异常程度越高，因此利用双曲正切函数将其按正比例逻辑关系归一化，即、Sc越大，/>、th(Sc)在0-1内越大，/>则是利用欧几里得公式对两个归一化后的特征参数值进行整合，得到该气泡区域的异常程度。
对每个气泡区域的异常程度进行累加，并求均值得到注塑件表面的异常程度。
设置异常程度阈值F，当F小于0.3时，注塑件表面异常程度低；当F大于等于0.3小于0.5时，注塑件表面异常程度中等，当F大于等于0.5时，注塑件表面异常程度高。
当注塑件表面异常程度中等或注塑件表面异常程度高时，需要对注塑件的工艺参数进行调整，直至注塑件表面异常程度小于0.3。
本发明的有益效果是：本发明利用了注塑件表面的气泡突起实际高度和气泡的面积对注塑件的异常程度进行评估，气泡的突起高度越大，面积越大，则注塑件表面的异常程度越高，因此，本发明结合了气泡本质特征，从本质上反映了注塑件的缺陷程度，最终所得异常程度更加准确；
本发明在获取气泡突起实际高度时，考虑到了光照对气泡的影响，因此，结合了气泡区域中的目标区域的中心点的偏离程度和该目标区域的面积得到了光照影响程度系数，又以最远处的气泡区域为基准，获取了每个气泡区域的受影响程度系数的变化程度，其中，由于最远处的气泡区域受光照影响程度最小，因此，以它为基准对其他气泡区域进行高度矫正，即根据每个气泡区域的受影响程度系数的变化程度对每个气泡区域的高度进行了矫正，最终得到每个气泡区域的实际高度，矫正后的实际高度相比于矫正前更加准确，因此根据矫正后的实际高度评估注塑件表面缺陷更加准确。

Claims (10)

1.一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，包括：
获取注塑件表面的灰度图像，获取灰度图像中的所有气泡区域，对每个气泡区域进行聚类得到对应气泡区域中的目标区域；
根据每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积得到对应气泡区域的受光照影响程度，根据每个气泡区域的中心和对应气泡区域中的目标区域的中心所在位置得到对应气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度；
利用每个气泡区域的受光照影响程度和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度得到该气泡区域的受光照影响系数；
将距光源最远的气泡区域作为目标气泡区域，根据目标气泡区域的受光照影响系数和除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数得到除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度；
根据每个气泡区域中像素点的灰度值得到对应气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率，根据每个气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率和对应气泡区域的半径得到对应气泡区域的高度；
根据每个气泡区域的高度、除目标气泡区域外的其他气泡区域受光照影响系数的变化程度及除目标气泡区域外的其他气泡区域的高度得到每个气泡区域的实际高度，根据每个气泡区域的实际高度和面积得到注塑件表面的缺陷程度。
2.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述得到注塑件表面的缺陷程度的方法是：
利用双曲正切函数对每个气泡区域的实际高度和气泡区域的面积进行归一化，根据归一化后气泡区域的实际高度和面积得到该气泡区域的缺陷程度；
对每个气泡区域的缺陷程度进行累加，并求均值得到注塑件表面的缺陷程度。
3.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域的实际高度是按如下方法确定的：
若该气泡区域为目标气泡区域，则该气泡区域的实际高度为该气泡区域的高度；
若该气泡区域非目标气泡区域，则将该气泡区域受光照影响系数的变化程度加一，并与该气泡区域的高度相乘得到该气泡区域的实际高度。
4.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域的高度是按如下方法确定的：
对气泡区域的中心像素点到每个边缘像素点的距离进行累加，并对累加的结果求均值；将该均值与该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率相乘得到气泡区域的高度。
5.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度是按如下方法确定的：
获取气泡区域的中心点和该气泡区域中的目标区域的中心点的连接线，获取该连接线的延长线得到该连接线与该气泡区域边缘的交点，其中，该交点指距离目标区域近的交点；根据该连接线与该气泡区域边缘的交点到该气泡区域中的目标区域的中心点的距离和该连接线与该气泡区域边缘的交点到该气泡区域中的目标区域的中心点的距离的比值得到该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例；
将该气泡区域中的目标区域的中心在气泡区域中心和相应交点连线上的位置比例作为该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度。
6.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率是按如下方法确定的：
获取气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差；
利用气泡区域中心像素点和每个边缘像素点的灰度差除以对应中心像素点到边缘像素点的距离得到多个比值；
将每个比值进行累加得到累加和，根据累加和与边缘像素点个数的比值得到气泡区域中像素点的灰度值得到该气泡区域的中心到边缘灰度平均减小速率。
7.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域受光照影响系数的变化程度是按如下方法确定的：
以目标气泡区域的受光照影响系数为基准系数；
以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数与基准系数作为分子，以除目标气泡区域外的其他气泡区域的受光照影响系数作为分母，根据分子分母的比值得到对应气泡区域受光照影响系数的变化程度。
8.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，所述气泡区域中的目标区域是按如下方法确定的：
对每个气泡区域进行K-means聚类得到对应气泡区域中的受反光影响的区域，其中，K值为2；
将气泡区域中的受反光影响的区域作为目标区域。
9.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，将每个气泡区域中的目标区域的面积和对应气泡区域的面积的比值作为对应气泡区域的受光照影响程度。
10.根据权利要求1所述的一种注塑件缺陷检测方法，其特征在于，将每个气泡区域的受光照影响程度和该气泡区域中的目标区域的中心的偏离程度的乘积作为气泡区域的受光照影响系数。
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