KR102519717B1 - Apparatus and method for detecting welding bead with improved accuracy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치는 수직연결바와 수직연결바의 상하단에 각각 수직으로 용접 결합되는 복수 개의 수평엥커판으로 구성된 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지를 입력받아 기설정된 컬러 변환 모델에 따라 RGB 이미지에 포함된 각 픽셀의 RGB값들을 그레이스케일값으로 변환함에 따른 그레이스케일 이미지를 생성하는 그레이스케일부, 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라 필터링 이미지를 출력하는 필터링부, 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 콘트라스트 향상부 및 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 경계 검출 알고리즘에 적용함에 따라 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 용접 비드 윤곽선 검출부를 포함한다.The present invention relates to a weld bead detection device and method with improved accuracy, and a weld bead detection device with improved accuracy according to one aspect of the present invention includes a vertical connecting bar and a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to upper and lower ends of the vertical connecting bar. Generates a grayscale image by receiving the RGB image generated by photographing the welding bead of the SRD shear reinforcing member composed of and converting the RGB values of each pixel included in the RGB image into grayscale values according to a preset color conversion model. A filtering unit that outputs a filtered image by high-pass filtering the grayscale image, a contrast enhancement unit that outputs a contrast-enhanced image by smoothing the histogram of the filtered image, and a contrast-enhanced image that is predefined. and a weld bead contour detector detecting a weld bead contour according to a combination of pixels corresponding to the weld bead contour from the contrast enhancement image by applying the edge detection algorithm.
Description
본 발명은 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SRD 전단보강부재의 용접 비드가 촬영된 이미지에서 용접 비드 윤곽을 정확하게 인식하기 위한 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a weld bead detection device and method with improved accuracy, and more particularly, to a weld bead detection device and method with improved accuracy for accurately recognizing a weld bead contour in an image in which a weld bead of an SRD shear reinforcing member is photographed. it's about
산업적으로 생산된 도구와 장비의 품질을 평가하기 위한 다양한 품질 평가 시스템이 개발되고 있다. 용접물의 품질 검사 방법으로 단면 매크로 검사, 육안 검사, 누설 검사 등이 있는데, 특히 이미지 기반의 용접 검사 기술은 검사 수행 속도가 비교적 빨라 많이 이용되고 있다.Various quality evaluation systems are being developed to evaluate the quality of industrially produced tools and equipment. There are cross-section macro inspection, visual inspection, leak inspection, etc. as a quality inspection method of a weldment. In particular, image-based welding inspection technology is widely used because of its relatively fast inspection performance.
종래의 이미지 기반의 용접 검사 기술은, 용접물이 촬영된 이미지에서 용접 비드 윤곽을 검출하고 용접 비드 윤곽의 형태에 기초하여 용접 품질을 판단하는 것으로, 용접 검사 정확도를 높이기 위해 용접 비드 윤곽을 정밀하고 정확하게 판단하는 것이 중요하다.Conventional image-based welding inspection technology detects the weld bead contour from a photographed image of a weldment and judges the welding quality based on the shape of the weld bead contour. It is important to judge.
SRD 전단보강부재는 수직연결바와 수직연결바의 상하단에 각각 수직으로 용접 결합되는 복수 개의 수평엥커판으로 구성되어 I자 형태를 가진다. SRD 전단보강부재의 용접 비드는 서로 소정 각도를 가지고 접하는 수직연결바와 수평엥커판 사이에 형성됨에 따라 수평한 용접물에 형성되는 용접 비드에 비해 경계가 불분명하며 고르지 못하다는 특징을 가진다.The SRD shear reinforcing member consists of a vertical connecting bar and a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to the upper and lower ends of the vertical connecting bar, respectively, and has an I-shape. The weld bead of the SRD shear reinforcing member is characterized in that the boundary is unclear and uneven compared to the weld bead formed on the horizontal weldment as it is formed between the vertical connecting bar and the horizontal anchor plate that are in contact with each other at a predetermined angle.
용접 비드를 검출하는 것과 관련하여 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘을 이용한 윤곽 검출 기술, 연결요소(Connected Components with preprocessing)을 이용한 윤곽 검출 기술 등이 개시되고 있으나 이러한 종래의 기술들은 경계가 불분명하며 고르지 않은 SRD 전단보강부재의 용접 비드의 윤곽을 정확히 검출해내기에 어려움이 있었다.In connection with detecting the weld bead, a contour detection technique using a morphological geodesic active contour algorithm and a contour detection technique using a connected component (Connected Components with preprocessing) have been disclosed, but these conventional techniques have unclear and uneven boundaries. It was difficult to accurately detect the outline of the weld bead of the SRD shear reinforcing member.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, SRD 전단보강부재의 용접 비드가 촬영된 이미지에 역가우시안 기울기 연산자를 적용함에 따라 하이 패스 필터링하고, 히스토그램 평활화에 따라 콘트라스트를 향상시킨 후 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 적용함에 따라 용접 비드의 윤곽을 더 정확히 검출할 수 있는 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problem, high pass filtering by applying an inverse Gaussian gradient operator to an image in which a weld bead of an SRD shear reinforcing member is photographed, and after improving contrast according to histogram smoothing, morphological geo An object of the present invention is to provide a weld bead detection device and method with improved accuracy capable of more accurately detecting the contour of a weld bead as applied to the DESIC active contour algorithm.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치는 수직연결바와 수직연결바의 상하단에 각각 수직으로 용접 결합되는 복수 개의 수평엥커판으로 구성된 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지를 입력받아 기설정된 컬러 변환 모델에 따라 RGB 이미지에 포함된 각 픽셀의 RGB값들을 그레이스케일값으로 변환함에 따른 그레이스케일 이미지를 생성하는 그레이스케일부, 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라 필터링 이미지를 출력하는 필터링부, 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 콘트라스트 향상부 및 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 경계 검출 알고리즘에 적용함에 따라 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 용접 비드 윤곽선 검출부를 포함한다.A weld bead detection device with improved accuracy according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a weld bead of an SRD shear reinforcing member composed of a vertical connecting bar and a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to the upper and lower ends of the vertical connecting bar, respectively A gray scale unit for generating a gray scale image by converting the RGB values of each pixel included in the RGB image into gray scale values according to a preset color conversion model by receiving the RGB image generated by shooting the image, and the gray scale image A filtering unit that outputs a filtered image according to high-pass filtering, a contrast enhancement unit that outputs a contrast-enhanced image according to smoothing a histogram of the filtered image, and a contrast-enhanced image that is predefined. and a weld bead contour detector detecting a weld bead contour according to a combination of pixels corresponding to the weld bead contour from the contrast enhancement image by applying the edge detection algorithm.
본 발명의 다른 면에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 방법은 수직연결바와 수직연결바의 상하단에 각각 수직으로 용접 결합되는 복수 개의 수평엥커판으로 구성된 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지를 외부로부터 입력받는 단계, 기설정된 컬러 변환 모델에 따라 RGB 이미지에 포함된 각 픽셀의 RGB값들을 그레이스케일값으로 변환함에 따른 그레이스케일 이미지를 생성하는 단계, 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라 필터링 이미지를 출력하는 단계, 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 단계 및 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 경계 검출 알고리즘에 적용함에 따라 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 단계를 포함한다.A welding bead detection method with improved accuracy according to another aspect of the present invention is generated by photographing the welding bead of the SRD shear reinforcing member composed of a vertical connecting bar and a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to the upper and lower ends of the vertical connecting bar, respectively Receiving an RGB image from the outside, generating a grayscale image by converting the RGB values of each pixel included in the RGB image into grayscale values according to a preset color conversion model, and high-pass filtering the grayscale image outputting a filtered image, outputting a contrast-enhanced image by smoothing the histogram of the filtered image, and applying the contrast-enhanced image to a predetermined edge detection algorithm to generate pixels corresponding to the outline of the weld bead from the contrast-enhanced image. and detecting the weld bead contour according to the combination.
본 발명에 따르면 SRD 전단보강부재의 용접 비드가 촬영된 이미지에 역가우시안 기울기 연산자를 적용함에 따라 하이 패스 필터링하고, 히스토그램 평활화에 따라 콘트라스트를 향상시킨 후 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 적용함에 따라 용접 비드의 윤곽을 더 정확히 검출할 수 있는 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, high-pass filtering is performed by applying an inverse Gaussian gradient operator to the image of the weld bead of the SRD shear reinforcing member, contrast is improved by histogram smoothing, and welding is applied to the morphological geodesic active contour algorithm. There is an effect of providing a weld bead detection device and method with improved accuracy capable of more accurately detecting the contour of the bead.
본 발명에 따르면 용접 비드 윤곽선을 더 정확하게 검출함으로써 용접 검사 정확도를 향상하는 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, an effect of improving welding inspection accuracy can be expected by more accurately detecting the contour of the weld bead.
본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 용접 비드를 포함하는 이미지로부터 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이다.
도 4는 종래의 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 용접 비드를 포함하는 이미지를 단순 적용하였을 때 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이다.
도 5는 종래의 하프너가 제안한 용접 분할 방식에 용접 비드를 포함하는 이미지를 적용하였을 때 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이다.1 is a block diagram of a weld bead detection device with improved accuracy according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a weld bead detection method with improved accuracy according to another embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a weld bead contour detected from an image including a weld bead according to embodiments of the present invention.
4 is a diagram showing a weld bead contour detected when an image including a weld bead is simply applied to a conventional morphological geodesic active contour algorithm.
5 is a diagram showing a weld bead contour detected when an image including a weld bead is applied to a weld division method proposed by a conventional Hafner.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is defined only by the recitation of the claims. Meanwhile, terms used in this specification are for describing embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase.
본 발명은 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 더 정확이 검출하기 위한 기술이다.The present invention is a technology for more accurately detecting a weld bead of an SRD shear reinforcing member.
SRD 전단보강부재의 용접 비드는, 서로 수직으로 결합되는 수직연결바와 수평엥커판 사이에 형성됨에 따라 배경이 되는 수직연결바 및 수평엥커판과의 구분이 뚜렷하지 않고, 경계가 약하고 불연속적이다.As the welding bead of the SRD shear reinforcing member is formed between the vertical connecting bar and the horizontal anchor plate that are vertically coupled to each other, the distinction between the vertical connecting bar and the horizontal anchor plate being the background is not clear, and the boundary is weak and discontinuous.
이에 따라 종래의 경계 검출 기술로 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 검출하는 경우, 실제 용접 비드 윤곽선에 비해 수축, 또는 팽창된 윤곽선을 검출하거나, 불연속한 경계에 있어 실제보다 더 돌출되거나 수축되게 검출하는 등의 문제가 있었다.Accordingly, in the case of detecting the weld bead of the SRD shear reinforcing member with the conventional boundary detection technology, detecting the contour that is contracted or expanded compared to the actual weld bead contour, or detected to be more protruded or contracted than actual in the discontinuous boundary etc. was a problem.
본 발명은 SRD 전단보강부재에 형성된 용접 비드를 더 정확히 검출하기 위한 것으로 용접 비드를 포함하는 이미지를 역가우시안 기울기 연산자를 이용한 하이 패스 필터링하고, 히스토그램 평활화를 통해 콘트라스트를 향상시켜 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어(Morphological Geodesic Active contours) 알고리즘에 적용함에 따라 용접 비드 윤곽선을 종래 기술 대비 더 정확히 검출하도록 한다.The present invention is to more accurately detect the weld bead formed on the SRD shear reinforcing member, high-pass filtering the image including the weld bead using an inverse Gaussian gradient operator, and improving the contrast through histogram smoothing to obtain a morphological geodesic active contour As applied to the (Morphological Geodesic Active contours) algorithm, the weld bead contour is more accurately detected than the prior art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of an apparatus for detecting a weld bead with improved accuracy according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a method for detecting a weld bead with improved accuracy according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치(10)에 의해 수행될 수 있다.A weld bead detection method with improved accuracy according to another embodiment of the present invention may be performed by the weld
이하 설명의 편의를 위하여, 도 1 및 도 2에 있어서 기능적으로 일치되는 기능부들의 도면 부호를 일치시키고, 중복하여 설명하지 않도록 한다.For convenience of description below, reference numerals of functionally identical functional units in FIGS. 1 and 2 are identical, and overlapping descriptions will not be made.
본 발명의 일 실시예에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 검출 장치(10)는 이미지 입력부(101), 그레이스케일부(110), 필터링부(120), 콘트라스트 향상부(130), 용접 비드 윤곽선 검출부(140), 불량 판단부(150), 표시영역 생성부(160), 표시부(170)를 포함하는 것일 수 있다.The weld
이미지 입력부(101)는 수직연결바와 수직연결바의 상하단에 각각 수직으로 용접 결합되는 복수 개의 수평엥커판으로 구성된 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지를 외부로부터 입력받는다(S101).The image input unit 101 receives an RGB image generated by photographing a vertical connecting bar and a welding bead of an SRD shear reinforcing member composed of a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to the upper and lower ends of the vertical connecting bar, respectively (S101 ).
그레이스케일부(110)는 이미지 입력부(101)로부터 RGB 이미지를 입력받아 기설정된 컬러 변환 모델에 따라 RGB 이미지에 포함된 각 픽셀의 RGB값들을 그레이스케일값으로 변환함에 따른 그레이스케일 이미지를 생성한다(S103).The gray scale unit 110 receives the RGB image from the image input unit 101 and generates a gray scale image by converting the RGB values of each pixel included in the RGB image into gray scale values according to a preset color conversion model ( S103).
필터링부(120)는 그레이스케일부(110)에서 생성된 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라 필터링 이미지를 출력한다(S105).The
필터링부(120)는 그레이스케일 이미지를 역가우시안 기울기 연산자에 적용함에 따라 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링하여 필터링 이미지를 출력하는 것일 수 있다(S105).The
필터링부(120)는 하기의 수학식 1에 따른 역가우시안 기울기 연산자에 그레이스케일 이미지를 적용함에 따라 하이 패스 필터링하여 필터링 이미지를 출력하는 것일 수 있다(S105).The
여기서 I 는 그레이스케일 이미지이고, 
본 발명의 실시예들에 있어서 필터링부(120)는 역가우시안 기울기 연산자를 이용해 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라, 그레이스케일 이미지에서 윤곽선 검출에 불필요한 성분은 제거하고 경계 성분을 강화할 수 있다.In embodiments of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시예들에 있어서 역가우시안 기울기 연산자를 이용하여 하이 패스 필터링 함에 따라 경계 성분을 강화하되 이미지의 윤곽선을 부드럽게 하는 이점이 있다.In addition, in the embodiments of the present invention, high-pass filtering using an inverse Gaussian gradient operator has the advantage of softening the outline of the image while enhancing the boundary component.
콘트라스트 향상부(130)는 필터링부(120)에서 출력되는 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력한다(S107).The
콘트라스트 향상부(130)는 필터링 이미지에 속하는 각 픽셀들이 가지는 강도값들에 기초한 히스토그램을 생성하고 히스토그램을 기설정된 단조 변환 모델에 따라 수정함에 따라 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화하여, 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 것일 수 있다(S107).The
용접 비드 윤곽선 검출부(140)는 콘트라스트 향상부(130)에서 출력되는 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 적용함에 따라 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출한다(S109).The weld bead
SRD전단보강부재는 모재 부분과 용접 비드 부분을 제외한 부분에서 주위와 대비한 색상, 음영 등의 차이로 인해 노이즈 성분이 다수 발생될 수 있고 불균일한 용접에 따라 용접 비드 부분의 경계가 불연속적인 경우가 많을 수 있어 용접 비드를 촬영한 이미지에 종래의 객체의 경계를 검출하기 위한 알고리즘을 단순 적용해서는 용접 비드 부분의 경계를 검출하는 것이 쉽지 않은 면이 있다.In the SRD shear reinforcing member, a number of noise components may be generated due to differences in color and shade compared to the surroundings in parts other than the base metal part and the weld bead part, and the boundary of the weld bead part may be discontinuous due to non-uniform welding. There may be many, so it is not easy to detect the boundary of the weld bead portion by simply applying an algorithm for detecting the boundary of a conventional object to an image of a weld bead.
용접 비드 윤곽선 검출부(140)는 콘트라스트 향상부(130)에서 출력되는 콘트라스트 향상 이미지에 침식 연산 및 팽창 연산 중 적어도 하나를 적용하여 용접 비드 이외의 이미지 부분과 용접 비드에 대응되는 이미지 부분의 형태를 분리하고 잡음 성분을 제거하는 것일 수 있으며, 하기 수학식 2에 따라 용접 비드의 경계에 대응되는 커브를 도출하도록 하여 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 것일 수 있다(S109).The weld bead
수학식 2는 용접 비드의 경계에 대응되는 커브를 도출하기 위한 함수로, 여기서, j(q)는 밝기 레벨 q에서 평활화된 히스토그램 함수이고, 
j(q)는 분포에서 g(I)에 수렴하여, j(q)는 히스토그램 평활화된 경계의 중심에서 최솟값을 획득하는 것일 수 있다.j(q) converges to g(I) in the distribution, so j(q) may obtain a minimum value at the center of the histogram smoothed boundary.
곡선의 내부 에너지를 내포한 두 개의 수학식과 곡선의 외부 에너지를 내포한 하나의 수학식을 포함하는 종래기술에 따른 객체 윤곽선 검출 방식을 적용하는 경우 계산의 복잡성과 느린 수렴에 의해 윤곽선 검출 성능이 저하되는 문제가 발생될 수 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치 및 방법에서는 노이즈가 제거된 이미지(g(I))에 대해 분포에서 수렴하며 경계의 중심에서 최솟값을 갖는 히스토그램 함수와 커브 함수에 따라 용접 비드 윤곽선을 검출하여, 용접 비드의 경계에 대응되는 커브를 도출하는 데 있어서 커브가 최솟값보다 더 작게 검출되는 것을 방지하고, 커브의 진화(evolving)에 있어 기울기의 소실 및 폭발을 방지하며, 계산의 복잡성과 느린 수렴에 의해 윤곽선 검출 성능이 저하되는 문제가 발생되지 않도록 할 수 있다.When the object contour detection method according to the prior art including two equations containing the internal energy of the curve and one equation containing the external energy of the curve is applied, contour detection performance deteriorates due to complexity of calculation and slow convergence. However, in the weld bead contour detection apparatus and method with improved accuracy according to embodiments of the present invention, the image (g(I)) from which noise is removed converges in the distribution and the minimum value at the center of the boundary is obtained. In deriving the curve corresponding to the boundary of the weld bead, by detecting the weld bead contour according to the histogram function and the curve function, the curve is prevented from being detected as smaller than the minimum value, and the slope of the curve is Disappearance and explosion can be prevented, and problems in which contour detection performance is degraded due to computational complexity and slow convergence can be prevented from occurring.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따라 용접 비드를 포함하는 이미지로부터 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이고, 도 4는 종래의 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 용접 비드를 포함하는 이미지를 단순 적용하였을 때 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이며, 도 5는 종래의 하프너가 제안한 용접 분할 방식에 용접 비드를 포함하는 이미지를 적용하였을 때 검출되는 용접 비드 윤곽선을 표시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing a weld bead contour detected from an image including a weld bead according to embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a simple image including a weld bead in a conventional morphological geodesic active contour algorithm. 5 is a view showing the weld bead contour detected when an image including a weld bead is applied to the weld division method proposed by the conventional Hafner.
도 4를 참조하면 종래의 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 용접 비드를 포함하는 이미지를 단순 적용하였을 때 검출되는 용접 비드의 윤곽선은 실제 용접 비드의 윤곽에 비해 내측으로 수축되어 정확도가 떨어짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, when an image including a weld bead is simply applied to a conventional morphological geodesic active contour algorithm, the contour of the detected weld bead shrinks inward compared to the actual contour of the weld bead, resulting in poor accuracy. there is.
도 5를 참조하면 하프너(Haffner)가 제안한 용접 분할(Weld Segmentation)방식에 의해 검출되는 용접 비드의 윤곽선은 경계가 매끄럽지 않은 부분에서 실제 용접 비드의 윤곽에 비해 윤곽선이 더 돌출되거나 내측으로 더 수축되어 용접 비드 윤곽선 검출에 오차가 발생함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the contour of the weld bead detected by the weld segmentation method proposed by Haffner is more protruded or contracted more inward than the contour of the actual weld bead in areas where the boundary is not smooth. It can be confirmed that an error occurs in detecting the contour of the weld bead.
도 3을 참조하면 본 발명의 실시예들에 따른 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치 및 방법은 종래의 경계 검출 기술을 이용하여 검출되는 용접 비드의 윤곽선에 비하여 더 정확한 용접 비드 윤곽선을 검출함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , it can be confirmed that the weld bead contour detection apparatus and method with improved accuracy according to embodiments of the present invention detect a more accurate weld bead contour compared to the contour of a weld bead detected using a conventional boundary detection technique. can
불량 판단부(150)는 용접 비드 윤곽선 검출부(140)에서 검출된 용접 비드 윤곽선의 길이와 폭의 비율에 따라 용접 양호에 대응되는 제1 판단값 또는 용접 불량에 대응되는 제2 판단값 중 어느 하나를 선택하여 출력함에 따라 SRD 전단보강부재에 대한 용접 불량 여부를 판단하는 것일 수 있다.The
불량 판단부(150)는 용접 비드 윤곽선 검출부(140)에서 검출된 용접 비드 윤곽선의 길이에 따라 검출되는 복수 개의 윤곽폭들의 평균값을 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 이상이고, 복수 개의 윤곽폭들 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭들의 갯수가 기설정된 기준값 이하이면 용접 양호에 대응되는 제1 판단값을 출력하고, 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 미만이거나, 복수 개의 윤곽폭들 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭들의 갯수가 기설정된 기준값을 초과하면 용접 불량에 대응되는 제2 판단값을 출력하는 것일 수 있다.The
결과표시부(160)는 용접 비드 윤곽선 검출부(140)에서 검출된 용접 비드 윤곽선을 RGB 이미지에 오버랩함에 따른 결과표시영역을 생성하여 출력하는 것일 수 있다.The
본 발명에 따르면 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지를 그레이스케일 이미지로 변환한 후 역가우시안 기울기 연산자에 적용함에 따라 경계 성분을 제외한 불필요한 성분들이 제거하고, 히스토그램 평활화를 통해 콘트라스트가 향상된 콘트라스트 향상 이미지를 생성하여 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘에 적용함으로써 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선을 검출할 수 있다.According to the present invention, the RGB image generated by photographing the welding bead of the SRD shear reinforcing member is converted into a gray scale image and then applied to the inverse Gaussian gradient operator to remove unnecessary components except for the boundary component and contrast through histogram smoothing. By generating an improved contrast-enhanced image and applying the contrast-enhanced image to a predetermined morphological geodesic active contour algorithm, a weld bead contour with improved accuracy may be detected.
또한, 본 발명에 따르면 SRD 전단보강부재의 용접 비드를 촬영함에 따라 생성되는 RGB 이미지에서 검출된 용접 비드 윤곽선을 RGB 이미지에 오버랩함에 따른 결과표시영역을 출력하여 사용자가 실제 용접 비드와 검출된 용접 비드 윤곽선을 쉽게 비교가능하도록 한다.In addition, according to the present invention, the result display area is output by overlapping the weld bead contour detected in the RGB image generated by photographing the weld bead of the SRD shear reinforcing member with the RGB image so that the user can view the actual weld bead and the detected weld bead Make the contours easily comparable.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치
101 : 이미지 입력부
110 : 그레이스케일부
120 : 필터링부
130 : 콘트라스트 향상부
140 : 용접 비드 윤곽선 검출부
150 : 불량 판단부
160 : 결과표시부10: Weld bead contour detection device with improved accuracy
101: image input unit
110: gray scale part
120: filtering unit
130: contrast enhancement unit
140: welding bead contour detection unit
150: bad judgment unit
160: result display unit
Claims (12)
상기 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링 함에 따라 필터링 이미지를 출력하는 필터링부;
상기 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 콘트라스트 향상부;
상기 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 경계 검출 알고리즘에 적용함에 따라 상기 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 용접 비드 윤곽선 검출부; 및
상기 용접 비드 윤곽선 검출부에서 검출된 용접 비드 윤곽선을 길이와 폭의 비율에 따라 용접 양호에 대응되는 제1 판단값 또는 용접 불량에 대응되는 제2 판단값 중 어느 하나를 선택하여 출력함으로써 SRD 전단보강부재에 대한 용접 불량 여부를 판단하는 불량 판단부;를 포함하고,
상기 필터링부는
상기 그레이스케일부에서 출력되는 그레이스케일 이미지를 하기의 수학식과 같은 역가우시안 기울기 연산자에 적용하여 하이 패스 필터링함에 따라 상기 그레이스케일 이미지에서 경계 성분을 강화한 필터링 이미지를 출력하는 것이며,
[수학식]
상기 I는 그레이스케일 이미지이고,
상기 불량 판단부는
상기 용접 비드 윤곽선 검출부에서 검출된 용접 비드 윤곽선의 길이에 따라 검출되는 복수 개의 윤곽폭의 평균값을 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 이상이고 상기 복수 개의 윤곽폭 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭의 갯수가 기설정된 기준값 이하이면 용접 양호에 대응되는 제1 판단값을 출력하고, 상기 복수 개의 윤곽폭의 평균값을 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 미만이거나 상기 복수 개의 윤곽폭 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭의 갯수가 기설정된 기준값을 초과하면 용접 불량에 대응되는 제2 판단값을 출력하는 것
인 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치.The RGB image generated by photographing the welding bead of the SRD shear reinforcing member composed of a vertical connecting bar and a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to the upper and lower ends of the vertical connecting bar is input and the RGB image is input according to a preset color conversion model. a gray scale unit for generating a gray scale image by converting RGB values of each pixel included in the image into gray scale values;
a filtering unit outputting a filtered image by performing high pass filtering on the grayscale image;
a contrast enhancement unit outputting a contrast enhancement image according to smoothing a histogram of the filtered image;
The contrast-enhanced image is pre-determined boundary detection a weld bead contour detector detecting a weld bead contour according to a combination of pixels corresponding to the weld bead contour from the contrast enhancement image according to application of an algorithm; and
SRD shear reinforcing member by selecting and outputting either the first judgment value corresponding to welding goodness or the second judgment value corresponding to welding defect according to the ratio of length and width of the weld bead contour detected by the weld bead contour detection unit Including; a defect determination unit for determining whether or not a welding defect for
the filtering unit
The grayscale image output from the grayscale unit is subjected to high pass filtering by applying an inverse Gaussian gradient operator such as the following equation to output a filtered image in which boundary components are enhanced in the grayscale image,
[mathematical expression]
Where I is a grayscale image,
The bad judge
A value obtained by dividing the average value of a plurality of contour widths detected according to the lengths of the weld bead contours detected by the weld bead contour detection unit by the length of the weld bead contours is greater than or equal to a predetermined threshold value and is greater than a predetermined critical width among the plurality of contour widths. If the number of small contour widths is less than a predetermined reference value, a first judgment value corresponding to good welding is output, and the average value of the plurality of contour widths divided by the length of the weld bead contour is less than a predetermined threshold value or the plurality of Outputting a second judgment value corresponding to a welding defect when the number of contour widths smaller than a predetermined critical width among contour widths exceeds a predetermined reference value
Weld bead contour detection device with improved phosphorus accuracy.
상기 RGB 이미지에 상기 용접 비드 윤곽선을 오버랩함에 따른 결과표시영역을 출력하는 결과표시부;를 더 포함하는 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치.According to claim 1,
A weld bead contour detection device with improved accuracy, further comprising: a result display unit outputting a result display area according to overlapping the weld bead contour on the RGB image.
상기 경계 검출 알고리즘은
아래의 수학식에 따른 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘인 것
인 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 장치.
[수학식]
여기서, j(q)는 밝기 레벨 q에서 평활화된 히스토그램 함수이고,
The boundary detection algorithm is
A morphological geodesic active contour algorithm according to the following equation
Weld bead contour detection device with improved phosphorus accuracy.
[mathematical expression]
where j(q) is the smoothed histogram function at brightness level q,
기설정된 컬러 변환 모델에 따라 상기 RGB 이미지에 포함된 각 픽셀의 RGB값들을 그레이스케일값으로 변환함에 따른 그레이스케일 이미지를 생성하는 단계;
상기 그레이스케일 이미지를 하이 패스 필터링함에 따라 필터링 이미지를 출력하는 단계;
상기 필터링 이미지의 히스토그램을 평활화함에 따른 콘트라스트 향상 이미지를 출력하는 단계;
상기 콘트라스트 향상 이미지를 미리 정해진 경계 검출 알고리즘에 적용함에 따라 상기 콘트라스트 향상 이미지로부터 용접 비드의 윤곽선에 대응되는 픽셀들의 조합에 따른 용접 비드 윤곽선을 검출하는 단계; 및
상기 용접 비드 윤곽선을 길이와 폭의 비율에 따라 용접 양호에 대응되는 제1 판단값 또는 용접 불량에 대응되는 제2 판단값 중 어느 하나를 선택하여 출력함으로써 SRD 전단보강부재에 대한 용접 불량 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 필터링 이미지를 출력하는 단계는
상기 그레이스케일 이미지를 생성하는 단계에서 생성된 그레이스케일 이미지를 하기 수학식과 같은 역가우시안 기울기 연산자에 적용함에 따라 하이 패스 필터링하여 상기 그레이스케일 이미지에서 경계 성분을 강화한 필터링 이미지를 출력하는 것이며,
[수학식]
상기 I는 그레이스케일 이미지이고,
상기 SRD 전단보강부재에 대한 용접 불량 여부를 판단하는 단계는
상기 용접 비드 윤곽선을 검출하는 단계에서 검출된 용접 비드 윤곽선의 길이에 따라 검출되는 복수 개의 윤곽폭의 평균값을 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 이상이고 상기 복수 개의 윤곽폭 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭의 갯수가 기설정된 기준값 이하이면 용접 양호에 대응되는 제1 판단값을 출력하고, 상기 복수 개의 윤곽폭의 평균값을 용접 비드 윤곽선의 길이로 나눈 값이 기설정된 임계값 미만이거나 상기 복수 개의 윤곽폭 중 기설정된 임계폭보다 작은 윤곽폭의 갯수가 기설정된 기준값을 초과하면 용접 불량에 대응되는 제2 판단값을 출력하는 것
인 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 방법.Receiving an RGB image generated by photographing a vertical connecting bar and a welding bead of an SRD shear reinforcing member composed of a plurality of horizontal anchor plates vertically welded to upper and lower ends of the vertical connecting bar, respectively;
generating a grayscale image by converting RGB values of each pixel included in the RGB image into grayscale values according to a preset color conversion model;
outputting a filtered image by performing high pass filtering on the grayscale image;
outputting a contrast-enhanced image by smoothing a histogram of the filtered image;
Detecting a predetermined boundary of the contrast-enhanced image detecting a weld bead contour according to a combination of pixels corresponding to the weld bead contour from the contrast enhancement image according to application of an algorithm; and
According to the ratio of the length and width of the weld bead contour, it is determined whether or not there is a welding defect for the SRD shear reinforcing member by selecting and outputting either a first judgment value corresponding to good welding or a second judgment value corresponding to welding defect. Including;
The step of outputting the filtered image is
The grayscale image generated in the step of generating the grayscale image is subjected to high-pass filtering by applying an inverse Gaussian gradient operator such as the following equation to output a filtered image in which boundary components are enhanced in the grayscale image,
[mathematical expression]
Where I is a grayscale image,
The step of determining whether or not there is a welding defect for the SRD shear reinforcing member is
A value obtained by dividing the average value of a plurality of contour widths detected according to the lengths of the weld bead contours detected in the step of detecting the weld bead contours by the length of the weld bead contours is equal to or greater than a predetermined threshold value, and a predetermined value among the plurality of contour widths If the number of contour widths smaller than the threshold width is less than or equal to a predetermined reference value, a first judgment value corresponding to good welding is output, and the average value of the plurality of contour widths divided by the length of the weld bead contour is less than the predetermined threshold value or Outputting a second judgment value corresponding to a welding defect when the number of contour widths smaller than a predetermined threshold width among the plurality of contour widths exceeds a predetermined reference value
Weld bead contour detection method with improved phosphorus accuracy.
상기 용접 비드 윤곽선을 검출하는 단계 이후에 있어서,
상기 RGB 이미지에 상기 용접 비드 윤곽선을 오버랩함에 따른 결과표시영역을 출력하는 결과표시부;를 더 포함하는 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 방법.According to claim 7,
After the step of detecting the weld bead contour,
The weld bead contour detection method with improved accuracy, further comprising: a result display unit outputting a result display area according to overlapping the weld bead contour on the RGB image.
상기 용접 비드 윤곽선을 검출하는 단계에서 상기 경계 검출 알고리즘은
아래의 수학식에 따른 모폴로지컬 지오데식 액티브 컨투어 알고리즘인 것
인 정확도가 향상된 용접 비드 윤곽선 검출 방법.
[수학식]
여기서, j(q)는 밝기 레벨 q에서 평활화된 히스토그램 함수이고,
In the step of detecting the weld bead contour, the boundary detection algorithm
A morphological geodesic active contour algorithm according to the following equation
Weld bead contour detection method with improved phosphorus accuracy.
[mathematical expression]
where j(q) is the smoothed histogram function at brightness level q,
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |