KR101674741B1 - 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법 - Google Patents

후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법을 개시한다. 상기 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치는 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 제공하는 영상 처리부; 상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 깊이 결함 검출부; 및 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 상기 깊이 결함의 인접영역 위치하는 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 생성한 후, 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상과 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 제공하는 형태 결함 검출부를 포함한다.

Description

후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETECTING FLAW DEPHT AND FLAW SHAPE OF STEEL PLATE AND DETECTING METHOD USING THEREOF}
본 발명은 후판의 표면 결함을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 후판 표면 결함 탐상 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 후판의 표면 영상 처리 장치는 후판 상부에 배치된 카메라를 통해 후판의 표면 영상을 획득한 후, 영상 처리 기법을 통해 획득된 표면 영상으로부터 후판의 결함을 검출하고 있다. 특히 교차 조명을 이용한 영상 처리 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 후판인 소재(S)의 표면 영상을 획득하는 라인 카메라(Line Camera, LC)와, 소재(S)의 진행 방향(DR1)을 따라 라인 카메라(LC)의 전단과 후단에 2개의 조명(L1, L2)이 배치되어 있다.
라인 카메라(LC)와 2개의 조명(L1, L2) 각각은 소재(S)의 폭방향(DR2)으로 복수개 배치될 수 있다.
상술한 2개의 조명(L1, L2)은 각각 조명 제어 신호(Control Signal, CS1, CS2)에 의해 교대로 턴온, 턴오프되며, 제1 조명 제어 신호(CS1)가 온(ON)될 때 라인 카메라(LC)에 의해 한 행의 영상이, 제2 조명 제어 신호(CS2)가 온(ON)될 때 라인 카메라(LC)에 의해 다음 행의 영상이 획득된다. 하나의 프레임의 영상이 모두 획득되면, 획득된 한 프레임의 영상을 분석하여 소재(S)의 표면결함을 검출할 수 있다.
그러나, 종래의 경우, 이러한 교차 조명을 이용하여 후판 표면의 결함을 검출시에는 패턴 검출 알고리즘을 적용시켜, 요철형상, 예컨대, 특정 패턴을 갖는 깊이 결함만 검출될 뿐, 특징 또는 패턴이 없는 결함은 검출되지 않았다. 이는 후판 표면의 전체결함 중에서 일부분만이 검출되는 것으로, 결과적으로, 전체결함들의 분류를 위한 특징을 용이하게 추출하기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1417467호 (발명의 명칭: 교차 조명에 의한 후판의 표면 영상 처리 장치 및 방법)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 교차 조명을 이용하여 후판 표면에 발생된 요철 결함 및 표면의 얼룩을 검출할 경우, 전체 결함들 중 특정 특징 또는 패턴을 갖는 깊이 결함만을 검출할 뿐, 전체 결함에 대한 검출을 용이하게 수행하지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 제공하는 영상 처리부; 상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 깊이 결함 검출부; 및 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 상기 깊이 결함의 인접영역 위치하는 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 생성한 후, 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상과 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 제공하는 형태 결함 검출부를 포함한다.
상기 영상 처리부는, 상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리한 영상 분리부; 상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부; 상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 영상 보정부; 및 상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 영상 복원부를 포함한다.
상기 영상 보정부는, 상기 제1 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제1 영상의 각 그레이 값에 가산하며, 상기 제2 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제2 영상의 각 그레이 값에 가산한다.
상기 깊이 결함 검출부는, 상기 복원된 영상을 거버 필터를 사용하여 필터링하는 거버 필터; 상기 거버 필터에 의해 필터링된 영상으로부터 에너지 매트릭스를 구하는 에너지 매트릭스부; 상기 구해진 에너지 매트릭스에 가우시안 필터를 사용하여 필터링하는 가우시안 필터; 및 상기 가우시안 필터에 의해 필터링된 에너지 매트릭스를 이진화하는 이진화부를 포함한다.
상기 형태 결함 검출부는, 상기 깊이 결함 검출부에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 관심영역 생성부; 상기 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하는 영상 분리부; 상기 영상 분리부에서 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 로그 스케일 히스토그램 생성부; 상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium) 및 로컬 최소값(local minimum)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)과 상기 로컬 최소값(local minimum)이 서로 인접한 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값(positive threshold value) 또는 음의 임계값(negative threshold value) 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 데이터 변환부; 데이터 변환부에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 영상 결합부; 및 상기 영상 결합부에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 클로즈 연산부를 포함한다.
상기 음의 임계값은, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값이다.
상기 양의 임계값은, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 영상 처리부에서 제공하는 영상처리단계; 상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 깊이 결함 검출단계; 및 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 상기 깊이 결함의 인접영역 위치하는 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 생성한 후, 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상과 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 제공하는 형태 결함 검출단계를 포함한다.
상기 영상 처리단계는 상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리한 영상 분리단계, 상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 프로파일 생성단계, 상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 영상 보정단계 및 상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 영상 복원단계를 포함한다.
상기 형태 결함 검출단계는, 깊이 결함 검출부에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 관심영역 생성단계; 상기 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하여 분리하는 영상 분리단계; 상기 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 로그 스케일 히스토그램 생성단계; 상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium) 및 로컬 최소값(local minimum)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)과 상기 로컬 최소값(local minimum)이 서로 인접한 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값(positive threshold value) 또는 음의 임계값(negative threshold value) 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 데이터 변환단계; 상기 데이터 변환된계에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 영상 결합단계; 및 상기 영상 결합단계에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 클로즈 연산단계를 포함한다.
상기 음의 임계값은, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값을 나타낸다.
상기 양의 임계값은, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법을 이용하면, 종래의 교차 조명 방식의 결함 검출 방법과 같이 후판 표면에 생성된 전체결함 중 특정한 패턴을 갖는 깊이 결함만을 검출하는 것이 아닌, 깊이 결함과 형태 결함을 추출함으로써, 후판의 표면에 발생된 전체결함의 형태 및 깊이를 동시적으로 추출할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 결함 전체 형태를 효과적으로 추출할 수 있어, 다양한 형태의 결함들을 분류하는 분류 처리과정의 능률을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
도 1은 종래 교차 조명에 의한 후판의 표면 영상 처리 장치의 구성도를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 형태 결함 검출부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 후판의 표면영상에서 깊이 결함을 검출한 후, 이진화한 영상으로, (a)는 결함이 있는 후판의 표면영상, (b) 깊이 결함을 표시한 표면 영상, (c)는 이진화한 표면 영상을 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 형태 결함 검출부에서 이진화한 표면 영상에 관심영역을 설정한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 6은 관심영역이 표시된 표면 영상의 히스토그램 및 히스토그램의 로그 스케일을 나타낸 도이다.
도 7은 도 6에 도시된 로그 스케일의 글로벌 최대값 및 로컬 최소값의 인접 위치에 따라 임계값을 설정한 후, 설정된 임계값을 이용하여 어두운 영역, 표면 영역, 밝은 영역의 3가지 영역으로 분류하여 나타낸 도이다.
도 8은 도 7을 이진화한 영상으로, (a)는 관심영역의 표면 영상, (b) 밝은영역을 이진화한 표면 영상, (c)는 어두운 영역을 이진화한 표면 영상이다.
도 9는 도 8에 도시된 (a)와 (c)를 결합한 표면 영상이다.
도 10은 도 9를 클로즈 연산처리한 표면 영상이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
먼저, 본 발명을 설명함에 앞서, 교차 조명을 이용하여 후판의 표면 영상을 획득하는 과정을 간략하게 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 소재(S)의 진행 방향(DR1)을 따라 라인 카메라(LC)의 전단과 후단에 2개의 조명(L1, L2)이 배치되며, 2개의 조명, 예컨대, 제1 조명(L1) 및 제2 조명(L2) 각각은 소재(S)의 폭방향(DR2)으로 복수개 배치될 수 있다. 또한, 2개의 조명(L1, L2) 각각은 도 1b 에 도시된 바와 같이, 소재(S)의 진행 방향(DR1)으로 일정한 각도를 가진 채, 소재(S)의 표면에 광을 조사할 수 있다.
한편, 2개의 조명(L1, L2)이 일정한 각도를 가진 채 소재(S)의 표면에 광을 조사함에 따라 교차 패턴이 생성되며, 생성된 교차 패턴이 후술할 후판의 표면 영상에 포함될 수 있다.
그리고, 제1 조명(L1) 및 제2 조명(L2) 각각 조명 제어 신호(Control Signal, CS1, ?CS2)에 의해 교대로 턴온, 턴오프되며, 제1 조명 제어 신호(CS1)가 온(ON)될 때 라인 카메라(LC)에 의해 한 행의 영상이, 제2 조명 제어신호(CS2)가 온(ON)될 때 라인 카메라(LC)에 의해 다음 행의 영상이 획득된다.
하나의 프레임의 영상이 모두 획득되면, 라인 카메라(LC)는 획득한 하나의 프레임을 후술하는 영상 처리부(200)로 전달하게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치의 구성을 나타낸 블록도, 도 3은 도 2에 도시된 형태 결함 검출부의 구성을 나타낸 블록도, 도 4는 후판의 표면영상에서 깊이 결함을 검출한 후, 이진화한 영상으로, (a)는 결함이 있는 후판의 표면영상, (b) 깊이 결함을 표시한 표면 영상, (c)는 이진화한 표면 영상을 나타내며, 도 5는 도 2에 도시된 형태 결함 검출부에서 이진화한 표면 영상에 관심영역을 설정한 상태를 나타낸 예시도이며, 도 6은 관심영역이 표시된 표면 영상의 히스토그램 및 히스토그램의 로그 스케일을 나타낸 도이며, 도 7은 도 6에 도시된 로그 스케일의 글로벌 최대값 및 로컬 최소값의 인접 위치에 따라 임계값을 설정한 후, 설정된 임계값을 이용하여 어두운 영역, 표면 영역, 밝은 영역의 3가지 영역으로 분류하여 나타낸 도이며, 도 8은 도 7을 이진화한 영상으로, (a)는 관심영역의 표면 영상, (b) 밝은영역을 이진화한 표면 영상, (c)는 어두운 영역을 이진화한 표면 영상이며, 도 9는 도 8에 도시된 (a)와 (c)를 결합한 표면 영상이며, 도 10은 도 9를 클로즈 연산처리한 표면 영상이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치(100)는 영상 처리부(200), 깊이 결함 검출부(300) 및 형태 결함 검출부(400)를 포함한다.
상기 영상 처리부(200)는 서로 교차되는 제1 조명(L1) 및 제2 조명(L2)을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 영상 처리부(200)는 영상 분리부(210), 프로파일 생성부(220), 영상 보정부(240) 및 영상 복원부(250)을 포함한다.
상기 영상 분리부(210)는 상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리하는 기능을 수행한다.
상기 프로파일 생성부(220)는 상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 기능을 수행한다.
상기 영상 보정부(240)는 상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 영상 보정부(240)는 상기 제1 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제1 영상의 각 그레이 값에 가산하며, 상기 제2 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제2 영상의 각 그레이 값에 가산하는 기능을 수행한다.
상기 영상 복원부(250)는 상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 영상 처리부(200)는 프로파일 생성부(220)으로부터 제1 투영 프로파일 및 제2 투영 프로파일을 저역 통과 필터링하는 저역통과필터(230)를 더 포함할 수 있다. 저주파 부분이 조명에 의한 밝기의 변화부분이고, 고주파 부분이 소재(S) 표면의 특성 변화에 따른 반사광의 밝기 변화이므로, 조명에 의한 밝기의 변화부분망을 취하기 위함이다. 저역통과필터(230)는 평균 필터(Average Filter)나 가우시안 필터(Gausian Filter) 등이 사용될 수 있을 것이다.
다음으로, 상기 깊이 결함 검출부(300)는 상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 깊이 결함 검출부(300)는 거버 필터(310), 에너지 매트릭스부(320), 가우시안 필터(330) 및 이진화부(340)을 포함한다.
상기 거버 필터(310)는 상기 복원된 영상을 거버 필터링하는 기능을 수행한다. 이는 복원된 영상의 교차 패턴을 추출하기 위함일 수 있다. 여기서, 상기 거버 필터(310)는 특정 주파수, 방향, 필터의 크기에 따라 영상에서 반응하는 정도가 다르며, 특히, 교차 패턴은 결함이 있는 부분에서는 일정하게 2개 라인을 주기로 발생하게 되므로, 이를 기초로 주파수는 0.5, X축과 Y축의 분산값은 2, 방향은 180도로 설계한 필터일 수 있다.
한편, 상기 매트릭스부(320)는 상기 거버 필터에 의해 필터링된 영상으로부터 에너지 매트릭스를 산출하는 기능을 수행하며, 거버 필터링된 영상의 각 픽셀값의 제곱을 취함으로써, 픽셀의 마이너스 값을 플러스 값으로 변환시키는 기능을 한다.
상기 가우시안 필터(330)는 상기 구해진 에너지 매트릭스에 가우시안 필터링을 수행한다.
상기 이진화부(340)는 상기 가우시안 필터(330)에 의해 필터링된 에너지 매트릭스를 이진화시키는 기능을 수행한다.
따라서, 상기 깊이 결함 검출부(300)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 결함이 있는 후판의 표면영상(a)을 앞에서 상술한 거버 필터(310), 에너지 매트릭스부(320), 가우시안 필터(330)를 이용하여 깊이 결함을 표시한 표면 영상(b)을 검출할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 형태 결함 검출부(400)는 상기 깊이 결함 검출부(300)에서 이진화된 표면 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 깊이 결함이 위치하는 영역의 형태 결함들을 추출한 후, 깊이 결함을 갖는 이진화된 표면 영상과 형태 결함을 갖는 이진화된 표면 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 출력하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 형태 결함 검출부(400)는 관심영역 생성부(410), 영상 분리부(420), 히스토그램 생성부(430), 데이터 변환부(440), 영상 결합부(450) 및 클로즈 연산부(460)를 포함한다.
상기 관심영역 생성부(410)는 상기 깊이 결함 검출부(300)에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 기능을 수행한다(도 5를 참조).
상기 영상 분리부(420)는 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하는 기능을 수행한다.
상기 로그 스케일 히스토그램 생성부(430)는 상기 영상 분리부에서 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 기능을 수행한다(도 6을 참조).
상기 데이터 변환부(440)는 상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium)(B) 및 로컬 최소값(local minimum)(A)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)(B)과 상기 로컬 최소값(local minimum)(A)의 인접 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값 또는 음의 임계값 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 기능을 한다(도 7 및 도 8을 참조).
여기서, 상기 음의 임계값은 상기 글로벌 최대값(Global maxium)(B)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값(local minimum)(A) 중 상기 글로벌 최대값(Global maxium)(B)과 가장 인접한 로컬 최소값(local minimum)(A)을 나타내며, 상기 양의 임계값은 상기 글로벌 최대값(Global maxium)(B)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값(local minimum)(A)이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값(local minimum)(A) 중 상기 글로벌 최대값(Global maxium)(B)과 가장 인접한 로컬 최소값(local minimum)(A)을 나타낸다.
상기 영상 결합부(450)는 데이터 변환부(440)에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 기능을 수행한다.
상기 클로즈 연산부(460)는 상기 영상 결합부(450)에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 기능을 수행한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 방법(S100)은 영상 처리단계(S110), 깊이 결함 검출단계(S120), 형태 결함 검출단계(S130)를 포함한다.
상기 영상 처리단계(S110)는 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 영상 처리부에서 제공하는 단계일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 영상 처리단계는 상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리한 영상 분리단계, 상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 프로파일 생성단계, 상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 영상 보정단계 및 상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 영상 복원단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 깊이 결함 검출단계(S120)는 상기 복원된 영상을 1차 필터링한 후, 1차 필터링된 영상으로부터 에너지 매트릭스를 산출하고, 상기 에너지 매트릭스에 2차 필터링을 적용시킨 후, 이진화시켜 패턴화된 상기 후판의 깊이 결함을 검출하는 단계일 수 있다.
상기 형태 결함 검출단계(s130)는 상기 이진화된 표면 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 깊이 결함이 위치하는 영역의 형태 결함들을 추출한 후, 상기 깊이 결함을 갖는 이진화된 표면 영상과 상기 형태 결함을 갖는 이진화된 표면 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 출력하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 형태 결함 검출단계(S130)는 관심영역생성단계(S131), 영상 분리단계(S132), 로그 스케일 히스토그램 생성단계(S133), 데이터 변환단계(S134), 영상결합단계(S135) 및 클로즈 연산단계(S136)를 포함한다.
상기 관심영역 생성단계(S131)는 깊이 결함 검출부에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 단계일 수 있다.
상기 영상분리단계(S132)는 상기 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하여 분리하는 단계일 수 있다.
상기 로그 스케일 히스토그램 생성단계(S133)는 상기 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 단계일 수 있다.
상기 데이터 변환단계(S134)는 상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium) 및 로컬 최소값(local minimum)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)과 상기 로컬 최소값(local minimum)이 서로 인접한 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값(positive threshold value) 또는 음의 임계값(negative threshold value) 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 음의 임계값은 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값이며, 상기 양의 임계값은 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값을 의미한다.
상기 영상 결합단계(S135)는, 도 9를 참조, 상기 데이터 변환단계에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 단계일 수 있다.
상기 클로즈 연산단계(S136)는, 도 10을 참조하면, 상기 영상 결합단계에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 단계일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 후판 표면의 깊이 결함 및 형태 결함 탐상 장치 및 방법은 종래의 교차 조명 방식의 결함 검출 방법과 같이 후판 표면에 생성된 전체결함 중 특정한 패턴을 갖는 깊이 결함만을 검출하는 것이 아닌, 깊이 결함과 형태 결함을 추출함으로써, 후판의 표면에 발생된 전체결함의 형태 및 깊이를 동시적으로 추출할 수 있다는 이점을 제공한다.
또한, 결함 전체 형태를 효과적으로 추출할 수 있어, 다양한 형태의 결함들을 분류하는 분류 처리과정의 능률을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 제공한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
장치 부재번호
100: 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치
200: 영상 처리부 210: 영상 분리부
220: 프로프일 생성부 230: 저역통과필터
240: 영상보정부 250: 영상복원부
300: 깊이 결함 검출부 310: 거버필터
320: 에너지 매트릭스부 330: 가우시안 필터
340: 이진화부 400: 형태 결함 검출부
410: 관심영역 생성부 420: 영상 분리부
430: 로그 스케일 히스토그램 생성부 440: 데이터 변환부
450: 영상 결합부 460: 클로즈 연산부
L1, L2: 조명 LC: 라인 카메라
S: 소재 CS1, CS2: 조명 제어 신호

Claims (12)

  1. 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 제공하는 영상 처리부;
    상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 깊이 결함 검출부; 및
    상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 상기 깊이 결함의 인접영역 위치하는 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 생성한 후, 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상과 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 제공하는 형태 결함 검출부를 포함하고
    상기 형태 결함 검출부는,
    상기 깊이 결함 검출부에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 관심영역 생성부;
    상기 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하는 영상 분리부;
    상기 영상 분리부에서 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 로그 스케일 히스토그램 생성부;
    상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium) 및 로컬 최소값(local minimum)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)과 상기 로컬 최소값(local minimum)이 서로 인접한 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값(positive threshold value) 또는 음의 임계값(negative threshold value) 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 데이터 변환부;
    상기 데이터 변환부에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 영상 결합부; 및
    상기 영상 결합부에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 클로즈 연산부를 포함하며, 상기 음의 임계값은, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값인 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리한 영상 분리부;
    상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 프로파일 생성부;
    상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 영상 보정부; 및
    상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 영상 복원부를 포함하는 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 보정부는,
    상기 제1 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제1 영상의 각 그레이 값에 가산하며, 상기 제2 투영 프로파일의 그레이 값과 상기 교차점의 그레이 값의 차이를 상기 제2 영상의 각 그레이 값에 가산하는 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 깊이 결함 검출부는,
    상기 복원된 영상을 거버 필터를 사용하여 필터링하는 거버 필터;
    상기 거버 필터에 의해 필터링된 영상으로부터 에너지 매트릭스를 구하는 에너지 매트릭스부;
    상기 에너지 매트릭스에 가우시안 필터를 사용하여 필터링하는 가우시안 필터; 및
    상기 가우시안 필터에 의해 필터링된 에너지 매트릭스를 이진화하는 이진화부를 포함하는 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양의 임계값은,
    상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값인 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 장치.
  8. 서로 교차되는 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 획득한 후판의 표면 영상을 제1 영상 및 제2 영상으로 분리한 후, 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상 각각을 보정시켜 하나의 영상으로 복원된 복원영상을 영상 처리부에서 제공하는 영상처리단계;
    상기 복원영상을 이용하여 상기 후판의 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상을 제공하는 깊이 결함 검출단계; 및
    상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상에 형태 추출 알고리즘을 적용시켜 상기 깊이 결함의 인접영역 위치하는 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 생성한 후, 상기 깊이 결함이 표시된 이진화된 영상과 형태 결함이 표시된 이진화된 영상을 결합시켜 하나의 영상으로 제공하는 형태 결함 검출단계를 포함하고,
    상기 형태 결함 검출단계는,
    깊이 결함 검출부에서 생성한 이진 영상 내에 관심 영역(ROI)을 생성하는 관심영역 생성단계;
    상기 관심 영역(ROI)이 생성된 이진 영상에서 상기 제1 조명으로 획득한 영상 또는 상기 제2 조명으로 획득한 영상을 추출하여 분리하는 영상 분리단계;
    상기 분리된 분리영상의 히스토그램 및 상기 히스토그램의 로그 스케일을 생성하는 로그 스케일 히스토그램 생성단계;
    상기 로그 스케일의 글로벌 최대값(Global maxium) 및 로컬 최소값(local minimum)을 산출한 후, 상기 글로벌 최대값(Global maxium)과 상기 로컬 최소값(local minimum)이 서로 인접한 위치에 따라 양의 임계값 또는 음의 임계값으로 지정한 후, 상기 로그 스케일 내에 양의 임계값(positive threshold value) 또는 음의 임계값(negative threshold value) 중 어느 하나가 존재하면 이진화를 수행하는 데이터 변환단계;
    상기 데이터 변환단계에서 이진화된 영상들을 OR 연산처리하여 하나의 영상으로 결합하는 영상 결합단계; 및
    상기 영상 결합단계에서 결합된 영상에 클로즈 연산처리과정을 수행하여 서로 떨어져 있는 블롭(blob)들을 연결하는 클로즈 연산단계를 포함하고, 상기 음의 임계값은 상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 왼쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값인 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영상 처리단계는,
    상기 제1 조명 및 제2 조명을 이용하여 상기 획득된 후판의 표면 영상을 홀수행의 제1 영상 및 짝수행의 제2 영상으로 분리한 영상 분리단계;
    상기 제1 영상에 대한 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 영상에 대한 제2 투영 프로파일을 생성하는 프로파일 생성단계;
    상기 제1 투영 프로파일 및 상기 제2 투영 프로파일이 교차하는 교차점의 그레이 레벨값으로 상기 제1 영상 및 상기 제2 영상을 보정하는 영상 보정단계; 및
    상기 보정된 제1 영상 및 상기 보정된 제2 영상을 하나의 영상으로 복원하는 영상 복원단계를 포함하는 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 양의 임계값은,
    상기 글로벌 최대값(Global maxium)에서 오른쪽으로 하나 이상의 상기 로컬 최소값이 위치할 경우, 상기 하나 이상의 로컬 최소값 중 상기 글로벌 최대값과 가장 인접한 로컬 최소값인 후판 표면의 깊이 및 형태 결함 탐상 방법.
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