铸坯表面缺陷自动检测系统的算法研究

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钢材是国民生产的必备原材料,但是在其轧制过程中,由于生产设备或者制造工艺等的影响,使得有些钢材存在表面缺陷,这些缺陷钢材会给国民生产带来巨大的经济损失。作为钢材生产线的一个关键环节,铸坯的生产质量将影响到后续钢材的生产质量,因此对铸坯的表面进行实时监控,及时发现缺陷是非常有必要的。本文以“铸坯表面缺陷自动检测”项目为背景,重点研究了自动检测系统的软件部分。本文设计了针对铸坯表面缺陷图像的检测算法,包括图像的预处理、快速目标检测、缺陷的分割与定位以及特征提取与分类四个部分。在图像预处理阶段,本文首先比较了直方图均衡化、灰度拉伸等几种传统的图像增强算法,也尝试用高斯曲线拟合来进行光照补偿,效果不佳,最后提出通过连续均值量化变换(SMQT)来解决铸坯图像光照不均的问题。在快速目标检测环节,要过滤掉海量的铸坯图像,快速定位有缺陷的图片。本文采取对采集到的图像进行灰度二值变换的方式,来突显有异常点的图片。在阈值的选择过程中,提出了用动态阈值法来确定阈值,在经过二值化后,异常部分就显现出来了。在缺陷的分割与定位环节,对缺陷图像的二值图像进行形态学滤波,然后进行聚类分析,定位并分割出缺陷。采用了一种不需要提前输入总类数的快速聚类算法。最后,对分割出来的ROI区域进行特征提取与分类,提取了图像中灰度、几何形状、投影、纹理四大特征,并用PCA对提取出来的特征进行降维处理,最后再使用SVM对其进行分类。本文的算法在实时性和精确性上达到了一定的平衡,基本能完成实时检测的要求。
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