一种点状胶边缘检测方法及其应用与流程

1.本发明涉及视觉测量领域，具体涉及一种点状胶边缘检测方法及其应用。


背景技术：

2.点状胶可以实现部件之间的粘接、密封，在一些领域可代替螺接、焊接等工艺，保持工件外表面美观。点状胶质量的好坏直接影响着工件的质量，为此需要检测点状胶是否存在残缺，现有点状胶检测方法，通常依赖图像分割测量胶水边缘、直径，若胶水涂抹在光滑平整的工件表面，通过阈值分割，可以获得较为理想的胶水边缘；但是，当点状胶涂抹的工件表面有凹槽、划痕时，采集到的工件图像、背景复杂、对比度较低，从而使图像分割任务的难度大大提升，容易混入噪点，导致现有方法分割不准确，无法有效获知点状胶涂胶情况。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供一种点状胶边缘检测方法，旨在解决工业生产复杂环境中点状胶质量检测问题；本方法可以减少背景噪点的干扰，获取到准确的边缘点，从而进一步检测点状胶的边缘完整性、内部完整性以及胶宽，为评估点状胶的涂胶质量提供依据，具有自动化程度高、准确性好的特点，适用于在线涂胶质量检测。
4.技术方案如下：
5.一种点状胶边缘检测方法，所述点状胶涂胶在工件表面，采集涂胶后的工件图像，利用以下步骤，检测点状胶边缘：
6.1)在工件图像中获取点状胶所在roi区域，计算roi区域内各像素点的梯度角度，所述梯度角度为水平梯度和垂直梯度合成后的梯度方向与水平方向的夹角；
7.将梯度角度取绝对值后得出的角度值，记为单个像素点的方向角度a；
8.2)以roi区域的几何中心为圆心、点状胶的理论半径为半径作圆周；
9.再将圆周等分为n份，得到圆周上的n个等分点；
10.过所述圆心做水平线、与圆周交于两点，将其中一点记为起始点；将等分点与起始点之间圆弧对应的圆心角记为等分点圆心角；
11.若等分点圆心角大于180
°
，则令360
°
减去等分点圆心角并用结果替换原始的等分点圆心角；
12.3)对每个等分点分别进行以下处理：
13.查找等分点的邻域，计算邻域内各点的方向角度a与等分点圆心角之间角度差值，判断是否存在小于阈值i的角度差值：
14.若存在，则将角度差值最接近0
°
的点记为边缘点；
15.若不存在，则该等分点的邻域内没有边缘点；
16.4)统计步骤3)中标记的边缘点数量，若数量大于预设值b，则roi区域内的点状胶边缘完整；否则，roi区域内的点状胶边缘残缺。
17.为了减少噪点对检测结果的影响，优选，在步骤1)中，分别对各个像素点的方向角度a进行以下赋值：
18.将0
°
～180
°
等分成多个角度区间；
19.判断单个方向角度a所属的角度区间，将所属角度区间中的角度最大值赋值给该方向角度a；
20.查找单个像素点的邻域，统计邻域内其他像素点的方向角度a，将出现频率最高的方向角度a赋值给该像素点的方向角度a；
21.对各个像素点进行相同的处理，获取各个像素点的方向角度a。
22.优选，将0
°
～180
°
等分成5～10个角度区间；查找单个像素点的3
×
3邻域或5
×
5邻域；阈值i取值为5
°
～180
°
/s，s为角度区间的个数。
23.优选，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；优选，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；
24.进一步，步骤4)中，若roi区域内的点状胶边缘完整，利用边缘点获取胶宽：
25.拟合所有边缘点，获得圆心和直径，将直径值记为点状胶的胶宽。
26.进一步，步骤4)中，若roi区域内点状胶边缘完整，还利用以下步骤进一步判断胶水内部情况：
27.利用圆心和直径获取点状胶的最小外接矩形，记为实测胶水区域；
28.获取实测胶水区域的灰度共生矩阵，将其与模板胶水区域的灰度共生矩阵之间的相似度，若相似度大于阈值c，则胶水区域正常，否则胶水区域异常；阈值c取值0.8～0.95；
29.所述模板胶水区域为：在预先示教过程中存储的涂胶正常的点状胶最小外接矩形区域。
30.进一步，步骤1)中，在工件图像中获取点状胶所在roi区域，方式如下：
31.根据预先示教过程存储的点状胶选框信息，在图像中框选出点状胶所在区域，记为roi区域；对roi区域进行去噪处理。
32.优选，所述预先示教过程在步骤1)之前进行，包括以下步骤：
33.选取点状胶涂胶正常的工件作为模板工件，所述模板工件与待测工件为同一型号；
34.采集模板工件图像，人工框选出待检测的点状胶区域，将该区域图像存储为模板图像、将该区域的选框尺寸和选框位置记为选框信息；所述选框为正方形选框，其1/2边长取值为1.2～1.5倍点状胶理论半径。
35.优选，步骤2)中，n取值30～360；步骤3)中，阈值i取值5
°
～30
°
，查找等分点的3
×
3邻域或5
×
5邻域；步骤4)中，预设值b取值0.6～0.9n。
36.进一步，若工件图像中存在多个待检测点状胶，则对每个待检测点状胶分别进行1)～4)。
37.本方法具有以下特点：
38.由于点状胶呈圆形，而圆形边缘的点处的梯度方向指向圆心，基于圆心连接圆周点平行于梯度方向的原则，本方法计算等分点圆心角与周围邻域像素点的方向角度a的夹
角，筛选出满足条件的边缘点，再进一步分析胶水质量；本方法能够有效抑制噪声点的干扰，获得准确的边缘点，提高后续点状胶质量评估的准确性，适用于各类型点状胶的实时检测。
39.此外，本方法还对像素点的方向角度a进行了量化，将邻域内出现频率最高的方向角度a记为中心像素点的方向角度a，有效防止了噪声干扰；降低了对图像质量的要求，对于图像背景复杂、对比度差的情况，本方法依然能够有效提取边缘点。
40.同时，当工件中包含多个待检测的点状胶区域时，本方法可以同步处理多个点状胶roi区域，实时性好，自动化程度高，可实现在线检测。
附图说明
41.图1为圆周上的等分点和起始点示意图；
42.图2为将0～180
°
等分成5个角度区间的示意图；
43.图3为具体实施方式中实际采集的工件图像；
44.图4为采用现有阈值分割方法对工件图像处理后的示意图；
45.图5为采用本发明方法对工件图像处理后的示意图。
具体实施方式
46.以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。
47.一种点状胶边缘检测方法，所述点状胶涂胶在工件表面，采集涂胶后的工件图像，利用以下步骤，检测点状胶边缘：
48.1)在工件图像中获取点状胶所在roi区域，计算roi区域内各像素点的梯度角度，所述梯度角度为水平梯度和垂直梯度合成后的梯度方向与水平方向的夹角；
49.将梯度角度取绝对值后得出的角度值，记为单个像素点的方向角度a；
50.2)如图1所示，以roi区域的几何中心为圆心、点状胶的理论半径为半径作圆周；
51.再将圆周等分为n份，得到圆周上的n个等分点；其中，n取值30～360；
52.过所述圆心做水平线、与圆周交于两点，将其中一点记为起始点；将等分点与起始点之间圆弧对应的圆心角记为等分点圆心角；
53.若等分点圆心角大于180
°
，则令360
°
减去等分点圆心角并用结果替换原始的等分点圆心角；
54.3)对每个等分点分别进行以下处理：
55.查找等分点的邻域，计算邻域内各点的方向角度a与等分点圆心角之间角度差值，判断是否存在小于阈值i的角度差值：其中，阈值i取值5
°
～30
°
；
56.若存在，则将角度差值最接近0
°
的点记为边缘点；
57.若不存在，则该等分点的邻域内没有边缘点；
58.具体实施中，查找等分点的3
×
3邻域或5
×
5邻域；
59.4)统计步骤3)中标记的边缘点数量，若数量大于预设值b，则roi区域内的点状胶边缘完整；否则，roi区域内的点状胶边缘残缺。
60.其中，预设值b取值0.6～0.9n。
61.为了减少噪点对检测结果的影响，本实施例中，在步骤1)中，分别对各个像素点的
方向角度a进行以下赋值：
62.如图2所示，将0
°
～180
°
等分成多个角度区间；
63.判断单个方向角度a所属的角度区间，将所属角度区间中的角度最大值赋值给该方向角度a；当等分为5个角度区间时，角度最大值分别为36
°
、72
°
、108
°
、144
°
、180
°
；
64.查找单个像素点的邻域，统计邻域内其他像素点的方向角度a，将出现频率最高的方向角度a赋值给该像素点的方向角度a；
65.对各个像素点进行相同的处理，获取各个像素点的方向角度a。
66.为了提高检测结果的准确性，优选将0
°
～180
°
等分成5～10个角度区间；查找单个像素点的3
×
3邻域或5
×
5邻域；此时，阈值i取值为5
°
～180
°
/s，s为角度区间的个数。
67.具体实施时，水平梯度和垂直梯度利用sobel算子或者roberts算子求取；
[0068][0069]
具体的，步骤2)，将圆周等分为n份，得到圆周上的n个等分点；可以采取以下步骤：以起始点作为第一个等分点，沿圆周逆时针旋转，每间隔1
°
～12
°
标记一个等分点。
[0070]
步骤4)中，若roi区域内的点状胶边缘完整，利用边缘点获取胶宽：
[0071]
拟合所有边缘点，获得圆心和直径，将直径值记为点状胶的胶宽。
[0072]
本实施例中，采用最小二乘法拟合边缘点，得出圆心和半径。
[0073]
更具体的，还利用以下步骤进一步判断胶水内部情况：
[0074]
利用圆心和直径获取点状胶的最小外接矩形，记为实测胶水区域；
[0075]
获取实测胶水区域的灰度共生矩阵，将其与模板胶水区域的灰度共生矩阵之间的相似度，若相似度大于阈值c，则胶水区域正常，否则胶水区域异常；阈值c取值0.8～0.95；
[0076]
实际应用时，若评估出胶水区域异常，则将该胶水区域标记，提示用户补胶。
[0077]
所述模板胶水区域为：在预先示教过程中存储的涂胶正常的点状胶最小外接矩形区域。
[0078]
步骤1)中，在工件图像中获取点状胶所在roi区域，方式如下：
[0079]
根据预先示教过程存储的点状胶选框信息，在图像中框选出点状胶所在区域，记为roi区域；对roi区域进行去噪处理。
[0080]
其中，所述预先示教过程在步骤1)之前进行，包括以下步骤：
[0081]
选取点状胶涂胶正常的工件作为模板工件，所述模板工件与待测工件为同一型号；
[0082]
采集模板工件图像，人工框选出待检测的点状胶区域，将该区域图像存储为模板图像、将该区域的选框尺寸和选框位置记为选框信息；所述选框为正方形选框，其1/2边长取值为1.2～1.5倍点状胶理论半径。
[0083]
如图3所示，图中，包含5个点状胶，均位于槽孔上，用于后期的密封、固定。对每个待检测点状胶分别进行1)～4)，得出5个点状胶的边缘点，检测效果如图5所示，由图可知，本方法获得边缘点完整、准确，不易受到背景槽孔的干扰。而采用阈值分割方法，易受到背景干扰，如图4所示，分割出的点胶残缺、与槽孔区域粘连，噪点多，边缘不清晰，无法有效分割出准确的点胶区域，不利于后续评估点胶涂胶质量。
[0084]
本方法将梯度信息与圆心角结合，筛选符合边缘特征的点，能够有效抑制复杂背
景的干扰，提取出的边缘点噪点少，为后续评估涂胶质量，提供了有力保障。
[0085]
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。