基于圖像處理的汽車剎車片表面缺陷檢測

李曉光 王文婧 劉江珊

摘 要：基于圖像處理的汽車剎車片的檢測能夠提高檢測效率，本文用雙邊網格和置信顏色模型完成剎車片與背景的分割，利用Hough變換完成兩段式剎車片的定位，利用形態學處理和連通區域計算得到表面裂痕，能夠實現對有裂紋缺陷的剎車片的檢測。

關鍵詞：圖像處理，缺陷檢測，剎車片

一、 引言

汽車剎車片是汽車生產過程中最重要的基礎支撐之一，直接決定汽車的制動性能。隨著計算機技術的發展，傳統的靠人工檢測為主的剎車片生產方式已經無法滿足市場對剎車片生產質量和精度的要求，2017年35號文件國務院印發“新一代人工智能發展規劃”以來，人工智能技術得到普遍發展與應用，機器視覺是人工智能的感知層，模擬人的眼睛，使得機器具有視覺功能，基于機器視覺的剎車片檢測技術，通過光學傳感器獲取圖像，用圖像處理算法完成剎車片的檢測，可以解決人工測量時因疲勞等客觀問題產生的檢測錯誤問題，提高檢測準確率，降低勞動成本，解決勞動力短缺等問題，并且可以提高生產線的自動化水平，提升產品質量，提高產品生產效率。

二、 基于圖像處理的剎車片與背景的圖像分割

利用剎車片圖像中要提取的剎車片與背景在灰度特性上的差異，利用雙邊網格和置信顏色模型對剎車片進行提取，雙邊網格是由Chen等提出的一種數據結構，可描述為一個五維數組，包括三維顏色值和兩維坐標位置，圖像數據可以在高維特征空間中描述，通過在每一維度上設置采樣率來獲得規則的網格，從直觀上看，雙邊網格大小與每一維度的采樣率成反比，利用雙邊網格并構建置信顏色模型可以將剎車片與背景良好的分割出來，分割效果如下所示：

三、 兩段式剎車片的定位

兩段式剎車片中間有一條明顯的分界線，利用Hough變換完成直線即分界線檢測，Hough變換的主要思想是，在原始圖像坐標系下的一個點對應了參數坐標系中的一條直線，同樣參數坐標系的一條直線對應了原始坐標系下的一個點，然后，原始坐標系下呈現直線的所有點，它們的斜率和截距是相同的，所以它們在參數坐標系下對應于同一個點。這樣在將原始坐標系下的各個點投影到參數坐標系下之后，看參數坐標系下有沒有聚集點，這樣的聚集點就對應了原始坐標系下的直線。

在直角坐標系下假設直線方程為y=kx+b，在極坐標空間，其表示方法為ρ=xcosθ+ysinθ，將圖像空間中的點（x，y）映射到（ρ，θ）參數空間的原理如下圖所示：

檢測結果如圖所示：其中紅色為檢測出來的兩條直線，用該直線分割兩段式剎車片的左片和右片。

四、 圖像特征清晰情況下剎車片上的裂紋檢測

剎車片表面有豐富的紋理，在圖像特征上類似于復雜的噪聲，因此剎車片表面裂紋檢測需要抗噪聲干擾，為了去除噪聲的干擾，利用數學形態學的開運算對圖像進行預處理，突出非噪聲的裂紋部位，然后利用聯通區域面積計算得到最大聯通區域面積，對于面積超過設定閾值的區域認為是裂紋區域，檢測結果如下：

五、 結論

本文用雙邊網格和置信顏色模型完成剎車片與背景的分割，利用Hough變換完成兩段式剎車片的定位，利用形態學處理和連通區域計算得到表面裂痕，能夠實現對有裂紋缺陷的剎車片的檢測。對于其他類型的缺陷，還有進一步研究空間。

參考文獻：

[1]王鈺婷，廖周宇.不同顏色分量對圖像分割結果的影響[J].軟件導刊，2016（6）.

[2]胡燕，王慧琴，馬宗方.改進混合高斯模型的自適應煙霧圖像分割算法[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2016（7）.

[3]劉通，陳浩，沈鳴，等.隨機Hough變換提取空間碎片激光測距有效回波[J].中國激光，2016（4）.

[4]桂彥，曾光，湯問.基于雙邊網格和置信顏色模型的快速圖像魯棒分割方法[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2018（7）.

[5]吳麗，李航，薛玉君.基于形態學的不完全性骨折CT圖像裂痕定位[J].光學技術，2017（7）.

作者簡介：

李曉光，王文婧，劉江珊，長春光華學院。