白玻璃板表面崩边缺陷检测方法与流程

本发明涉及图像分析领域，特别涉及一种白玻璃板表面崩边缺陷检测方法。

背景技术：

如今智能手机已被广泛使用，手机盖板是智能手机设备重要的组件。在手机盖板检测的过程中，崩边是白玻璃板最常见的缺陷之一。目前崩边缺陷检测以人工方式为主，由于其不太明显，须以一定角度的强光照射，并以黑色材质为底辅助检测。人工检测的方式不仅耗时较长，且由于视觉疲劳的影响，容易出现遗漏的现象。

崩边缺陷显示在图像上，仅仅是比正常轮廓宽度多出4～7个像素，特征较弱。已有的缺陷检测的算法或设备，由于精度较差，只能检测特征明显的、较大的崩边缺陷，导致较高的漏检率或误检率，效果较差。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种白玻璃板表面崩边缺陷检测方法，提高了检测的精度、效率和鲁棒性。

本发明的白玻璃板表面崩边缺陷检测方法，包括以下步骤：

步骤1，扫描得到白玻璃板图像，对所述白玻璃板图像进行二值化处理；

步骤2，提取二值化图像中白玻璃板的外轮廓，将外轮廓分割为一组子轮廓；查找各子轮廓上的点，分别对各子轮廓上查找到的点进行拟合；

步骤3，按预设的步长，在各子轮廓上选取检测部位，对各检测部位的宽度值进行检测并记录；

步骤4，对步骤3记录的宽度值进行聚类，计算出元素数目最多的类对应的宽度值均值；

步骤5，将步骤3记录的宽度值逐一与所述宽度值均值进行比较并计算两者差值的绝对值；若任一宽度值小于所述宽度值均值，并且所述两者差值的绝对值大于预设的阈值，则判断为当前检测的白玻璃板存在崩边缺陷。

优选的，所述白玻璃板为外轮廓仅由直线段和圆弧构成的白玻璃板。

优选的，所述白玻璃板的形状为圆角矩形或圆角正方形。

优选的，步骤2具体包括以下内容：

步骤21，依据预设的周长阈值和面积阈值，对步骤1中得到的二值化图像进行白玻璃板外轮廓的提取；

步骤22，查找步骤21中所提取白玻璃板外轮廓中四条直线段上的点，并对各直线段上所查找到的点分别进行拟合，得到对应的四个直线方程；

步骤23，根据所述四个直线方程，计算出四条直线的交点坐标，得到外轮廓外接矩形的四个顶点，并构建外轮廓的外接矩形；

步骤24，基于步骤21中所提取的外轮廓、以及步骤23中得到的外接矩形，查找步骤21中所提取的外轮廓中四条直线段与四段圆弧的过渡点；

步骤25，根据所述过渡点，将整个外轮廓分割成互不重叠的四段直线段子轮廓和四段圆弧子轮廓；分别确定各子轮廓的起始点、结束点坐标；

步骤26，查找四段圆弧子轮廓上的点，分别拟合各圆弧子轮廓上所查找到的点，得到各圆弧子轮廓的方程。

优选的，步骤22具体包括：

步骤221，以图像的中心(rows/2,cols/2)为起点，向白玻璃板外轮廓中四条直线段引分别出两条或两条以上的射线，得到白玻璃板外轮廓中各直线段上的交点坐标，组成四个点集；其中，rows和cols分别为图像的行数和列数，白玻璃板外轮廓中同一直线段对应射线中，相邻两条射线间的夹角的角度为预设值；

步骤222，分别拟合步骤221得到的四个点集，得到白玻璃板外轮廓中四条直线段所在直线的方程。

优选的，步骤24中所述查找步骤21中所提取的外轮廓中四条直线段与四段圆弧的过渡点，具体方法为：以外轮廓外接矩形的各顶点为起点，沿与之相交的矩形的两条邻边，查找各矩形边与外轮廓的第一个交点，得到外轮廓上直线段与圆弧的八个过渡点。

优选的，步骤26中查找各圆弧子轮廓上的点，具体方法为：

连接圆弧的起始点A₁、结束点A₂，得到圆弧A₁A₂的弦，计算出该弦的中点A_mid；并利用经过点A_mid的水平线，将对应的圆弧A₁A₂分为两段：A₁A₃、A₂A₃；

对于与水平直线段子轮廓相连的圆弧段A₁A₃，按预设的步长，在垂直方向上查找圆弧段A₁A₃上的点；对于与垂直直线段子轮廓相连的圆弧段A₂A₃，按预设的步长，在水平方向上查找圆弧段A₂A₃上的点。

优选的，步骤4中检测直线段子轮廓的宽度时，基于步骤25得到的对应直线段子轮廓的起始点、结束点对应的坐标范围，在各检测部位上，沿直线段的垂线方向由直线段子轮廓外侧向内侧进行检测。

优选的，步骤4中检测圆弧子轮廓的宽度时，基于步骤25得到的对应圆弧子轮廓的起始点、结束点对应的坐标范围和步骤26得到的对应圆弧子轮廓的方程，计算出圆弧法线方程，在各检测部位上，沿圆弧的法线方向由圆弧子轮廓外侧向内侧进行检测。

优选的，步骤22中用直线方程拟合白玻璃板的外轮廓中四条直线段上的点坐标。

优选的，步骤26中用五阶多项式拟合各圆弧子轮廓上的点坐标。

优选的，所述圆弧法线方程为

本发明提供的崩边缺陷检测方法，将整个外轮廓划分为互不重叠的一组子轮廓，对各子轮廓在不同方向上检测轮廓宽度值，对这些轮廓宽度值进行聚类，选择元素最多的类别求出均值，将各宽度值与该均值进行对比，检测崩边缺陷是否存在。本发明能够有效检测图像特征较弱的崩边缺陷，具有较高的效率和鲁棒性。

附图说明

图1是本实施例的流程示意图；

图2是本实施例中步骤2的具体流程示意图；

图3是本实施例中查找白玻璃板外轮廓中直线段上点的示意图；

图4是本实施例中查找圆弧子轮廓上点的示意图；

图5是本实施例中各子轮廓宽度值检测方法示意图；

图6是本实施例中轮廓宽度值检测结果对应的局部效果图；

图7是本实施例崩边缺陷检测结果示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明的白玻璃板表面崩边缺陷检测方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1，扫描得到白玻璃板图像，对所述白玻璃板图像进行二值化处理；本实施例中扫描图像的方法为：光源从玻璃板的背面照射，旋转的滚轮带动玻璃板依次经过相机的视野，相机不断进行扫描，扫描结束后生成一幅完整图像；

步骤2，提取二值化图像中白玻璃板的外轮廓(是指由轮廓最外侧的单像素点围成的封闭曲线)，将外轮廓分割为一组子轮廓；查找各子轮廓上的点，分别对各子轮廓上查找到的点进行拟合；

步骤3，按预设的步长，在各子轮廓上选取检测部位，对各检测部位的宽度值进行检测并记录；如图6所示，是本实施例中轮廓宽度值检测结果对应的局部效果图；

步骤4，对步骤3记录的宽度值进行聚类，计算出元素数目最多的类对应的宽度值均值；

步骤5，将步骤3记录的宽度值逐一与所述宽度值均值进行比较并计算两者差值的绝对值；若任一宽度值小于所述宽度值均值，并且所述两者差值的绝对值大于预设的阈值，则判断为当前检测的白玻璃板存在崩边缺陷；如图7所示，是本实施例中检测到的崩边缺陷。

本实施例中，所述白玻璃板为外轮廓仅由直线段和圆弧构成的白玻璃板。

本实施例中，所述白玻璃板的形状为圆角矩形或圆角正方形。

本实施例中，如图2所示，步骤2具体包括以下内容：

步骤21，依据预设的周长阈值和面积阈值，对步骤1中得到的二值化图像进行白玻璃板外轮廓的提取；本实施例中调用了OpenCV库(Open Source Computer Vision Library，开源发行的计算机视觉库)中的findContours(轮廓提取)函数；

步骤22，查找步骤21中所提取白玻璃板外轮廓中四条直线段上的点，并对各直线段上所查找到的点分别进行拟合，得到对应的四个直线方程；

步骤23，根据所述四个直线方程，计算出四条直线的交点坐标，得到外轮廓外接矩形的四个顶点，并构建外轮廓的外接矩形；

步骤24，基于步骤21中所提取的外轮廓、以及步骤23中得到的外接矩形，查找步骤21中所提取的外轮廓中四条直线段与四段圆弧的过渡点；

步骤25，根据所述过渡点，将整个外轮廓分割成互不重叠的四段直线段子轮廓和四段圆弧子轮廓；分别确定各子轮廓的起始点、结束点坐标；

步骤26，查找四段圆弧子轮廓上的点，分别拟合各圆弧子轮廓上所查找到的点，得到各圆弧子轮廓的方程。

本实施例中，如图3所示，步骤22具体包括：

步骤221，以图像的中心(rows/2,cols/2)为起点，向白玻璃板外轮廓中四条直线段分别引出两条或两条以上的射线，得到白玻璃板外轮廓中各直线段上的交点坐标，组成四个点集，例如，图3所示的白玻璃板中四个点集分别为{p_u1,p_u2,p_u3}、{p_d1,p_d2,p_d3}、{p_l1,p_l2,p_l3,…,p_l7}和{p_r1,p_r2,p_r3,…,p_r7}；其中，rows和cols分别为图像的行数和列数，白玻璃板外轮廓中同一直线段对应射线中，相邻两条射线间的夹角的角度为预设值；

步骤222，分别拟合步骤221得到的四个点集，得到白玻璃板外轮廓中四条直线段所在直线的方程。

本实施例中，图3还可以用来说明查找过渡点的方法，轮廓外接矩形的四个顶点为A、B、C、D，步骤24中所述查找步骤21中所提取的外轮廓中四条直线段与四段圆弧的过渡点，具体方法为：

以轮廓外接矩形的各顶点为起点，沿与之相交的矩形的两条邻边，查找各矩形边与外轮廓的第一个交点，得到外轮廓上直线段与圆弧的八个过渡点(A₁、A₂、B₁、B₂、C₁、C₂、D₁、D₂)。例如，以顶点A为起始点，分别沿和方向上查找得到矩形与外轮廓的交点A₂和A₁。

本实施例中，如图4所示，步骤26中查找各圆弧子轮廓上的点，具体方法为：

以圆弧A₁A₂为例，连接圆弧的起始点A₁、结束点A₂，得到圆弧A₁A₂的弦，计算出该弦的中点A_mid；并利用经过点A_mid的水平线，将对应的圆弧A₁A₂分为两段：A₁A₃、A₂A₃；

对于与水平直线段子轮廓相连的圆弧段A₁A₃，按预设的步长，在垂直方向上查找圆弧段A₁A₃上的点；对于与垂直直线段子轮廓相连的圆弧段A₂A₃，按预设的步长，在水平方向上查找圆弧段A₂A₃上的点。

本实施例中，如图5所示，步骤4中检测直线段子轮廓的宽度时，基于步骤25得到的对应直线段子轮廓的起始点、结束点对应的坐标范围，在各检测部位上，沿直线段的垂线方向由直线段子轮廓外侧向内侧进行检测。

本实施例中，如图5所示，步骤4中检测圆弧子轮廓的宽度时，基于步骤25得到的对应圆弧子轮廓的起始点、结束点对应的坐标范围和步骤26得到的对应圆弧子轮廓的方程，计算出圆弧法线方程，在各检测部位上，沿圆弧的法线方向由圆弧子轮廓外侧向内侧进行检测。

本实施例中，步骤22中用直线方程拟合白玻璃板的外轮廓中四条直线段上的点坐标。

本实施例中，步骤26中用五阶多项式拟合各圆弧子轮廓上的点坐标。

本实施例中，所述圆弧法线方程为

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。