一种鲁棒的圆形标志符形状质量检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种鲁棒的圆形标志符形状质量检测方法，对实际工业摄像机拍摄的含有噪声污染的图像通过阈值化和最大面积搜索策略处理，自适应地得到与背景彻底分离的圆形标志符图像区域；利用圆形的对称性特征设计圆形纵横差、单向等量形变指数等检测指标，并辅以圆度参数对圆形标志符进行形状质量检测。本发明能够准确定位目标区域，利用目标轮廓快速进行形状质量检测，具有准确性、快速性和鲁棒性的特点，为机器视觉检测中圆形标志符几何中心高精度检测定位提供形状质量合格的图像。
【专利说明】一种鲁棒的圆形标志符形状质量检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工业视觉领域的图形形状质量检测方法，尤其是针对圆形标志符 的形状质量检测方法。
【背景技术】
[0002] 在SMT生产线上，随着器件封装尺寸的减小和印刷电路板贴片密度的增加，对定 位标志符几何中心的精确检测成为高精度定位的关键技术之一。在这一环节中，通过对定 位标志符的形状质量检测筛选出形状合格的标志符图像，则是实现标志符几何中心精确检 测的前提条件。目前工业视觉中常用的定位标志符有圆形、正方形、菱形、三角形和十字形 等，其中圆形最常见，快速、准确、鲁棒地对圆形标志符的形状质量进行判断具有广泛的实 用价值。
[0003] 实际工业生产中，当图像拍摄不完整，或印刷电路板的标志符上有污物遮盖时，得 到的圆形标志符图像会发生面积缺损或边缘凸出的现象；另外，由于拍摄时电路板位置或 相机镜头条件等具体情况不同，还可能有图像变形的情况发生。因此，需要对获得的圆形标 志符进行形状质量检测。一般情况下，对于圆形的形状质量检测通过"圆度"参数进行，但实 践过程中发现，采用这种检测方法时，判断结果对圆度参数阈值的选择具有很强的依赖性， 阈值设置过高会造成漏检，阈值过低又会造成误检。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术检测结果不稳定的不足，本发明提供一种圆形标志符的形状质 量检测方案，通过多指标参数相结合的方法进行判别，能够准确定位目标区域，利用目标轮 廓快速进行形状质量检测，具有准确性、快速性和鲁棒性的特点，排除掉单向等量形变指数 大于1/20或者圆度小于0. 6的质量不合格圆形标志符，为机器视觉检测中圆形标志符几何 中心高精度检测定位提供形状质量合格的图像。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：对实际工业摄像机拍摄的含有噪声 污染的图像通过阈值化和最大面积搜索策略处理，自适应地得到与背景彻底分离的圆形标 志符图像区域；利用圆形的对称性特征设计圆形纵横差、单向等量形变指数等检测指标，并 辅以圆度参数对圆形标志符进行形状质量检测，具体包括以下步骤：
[0006] 步骤一、对于N行M列的灰度图像IOTg，灰度的取值范围为[0, 255]，IOTg = g(x，y)， 0 < X < M_1，0 < y < N-1，遍历整幅图像：
[0007] (1)计算灰度峰值index ;
[0008] (2)计算平均灰度值
【权利要求】
1. 一种鲁棒的圆形标志符形状质量检测方法，其特征在于包括下述步骤： 步骤一、对于N行M列的灰度图像IOTg，灰度的取值范围为[0,255]，IOTg = g(x，y)， O < x < M_1，0 < y < N-1，遍历整幅图像： (1)计算灰度峰值index ;
对每一个灰度值大于ave的像素点计算 其灰度值与ave灰度值的差detave，以所有detave的平均值meanave作为增量，得到灰度 值处在ave和255之间的平均灰度值aveQ = ave+meanave ;
，其中Hi1为灰度值为aveQ的像素个 数，m2为灰度值为index的像素个数； 步骤二、利用二值化阈值Tb对图像1_进行二值化处理，得到二值化图像Ibi = f(x，y)，
在二值化图像Ibi中进行联通域标记，连通域面积最 大者即为圆形标志符； 步骤三、在二值化图像Ibi = f(x，y)中，对步骤二中获得的圆形标志符区域做轮廓提 取，构造边缘点集V = {(xvi, yvi) I i = 1，2,…，Q},式中，Q为边缘点的总个数；由边缘点集 可得到圆形标志符的外接矩形W = Axv = xv_max_xv_min，H = Ayv = yv_max-yv_min，式中，W为外 接矩形的宽，H为外接矩形的高；Xv _，Xv niin分别为V中的X坐标的最大值和最小值，yv _， yVJlin分别为V中的Y坐标的最大值和最小值；按照以下步骤进行判断： (1) 取W和H中较小者为dmin，较大者为dmax，Ad = dmax-dmin表示圆形纵横差；若Ad> dmin/4,则退出计算，对下一幅新拍摄的图像进行检测；若Ad彡dmin/4,则进入下一步； (2) 遍历集合V的所有元素（xvi，yvi)，计算圆形标志符轮廓的中心位置：
计算圆形标志符外接矩形的中心位置：
则圆形标志符轮廓中心位置与外接矩形中心位置差表示为： Ag = min {| Vavex-Favex |, | Vavex-Favex |} 定义单向等量形变指数P = A g/dmin，当P > 1/20时，退出计算，对下一幅新拍摄的图 像进行检测；当P < 1/20时，进入下一步；
.其中，S为圆形标志符区域的像素点个数，L为采用八邻 域方法计算的圆形标志符周长；当C <0. 6时，退出计算，对下一幅新拍摄的图像进行检测； 当C > 0. 6时，圆形标志符的形状质量符合要求，检测出的圆形标志符将进入后续圆心检测 定位阶段。
2.根据权利要求1所述的鲁棒的圆形标志符形状质量检测方法，其特征在于所述的联 通域标记包括以下步骤：定义标签图像Ilab = w(x, y)为N行M列的图像，当Ilab中（i, j) 处的像素 w(i，j) =O时，表明二值化图像1"在（i，j)位置的像素 f(i，j)未标记过，即未 贴标签；在八邻域意义下，对像素点f(i，j)贴标签时需要考虑的四个邻接像素点为f(i_l， j-1)，f (i-1，j)，f (i-1，j+1)，f (i，j-1)，该四点在标签图像Ilab中对应位置处的标签号分 别记为 Lab (i-1，j-1)，Lab (i-1，j)，Lab (i-1，j+1)，Lab (i，j-1)，具体步骤如下： (1) 设标签图像Ilab = w(x，y)的像素值全为0,即初始状态为Ibi中所有像素未标记； 已标记连通域数目K = 0,连通域标签号Lab = 0 ; (2) 按照扫描规则扫描Ibi中所有像素，寻找未标记像素点，计算标签图像Ilab的像素 值；假设当前扫描到像素 f(i，j): ① 若f(i，j) = 1，为背景像素，对w(i，j) =0不做处理，进入步骤③； ② 若f(i，j) =0,为圆形标志符像素，进一步扫描Ilab中w(i，j)的四个邻接像素点的 标签号，分以下几种情况： (a) 如果邻接像素点的标签号均为零，则w(i，j) = Lab，然后Lab的值加1，K值加1 ; (b) 如果邻接像素点的标签号为非零的相同数字，则w(i，j) =Lab，K不变； (c) 如果邻接像素点的标签号为不同数字，则仅考虑非零标签号，计算： Labmin = min {Lab (i-1, j-1), Lab (i~l, j), Lab (i~l, j+1), Lab (i, j-1)} Labmax = max {Lab (i_l, j_l), Lab (i_l, j), Lab (i_l, j+1), Lab (i, j_l)} 式中，Lab (i-1, j-1), Lab (i-1, j), Lab (i-1, j+1), Lab (i, j-1)中为零的对象不参 加运算；对于边缘像素点，不存在的邻接像素点不参加运算；此时有Lab = Labmin, w(i，j) =Lab, K值减小（Labmax-Labmin)，并对Ilab值进行调整：若I lab中某像素 w (x，y)的值等于 Lab(i_l，j-1)，Lab(i_l，j)，Lab(i_l，j+1)，Lab(i，j-1)其中的一个值，则修改为 w(X，y) =Labmin ； ③ 扫描二值化图像Ibi的下一个像素，返回步骤①，直到Ibi中所有的像素全部处理完 成。
【文档编号】G06K9/46GK104331695SQ201410440352
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】齐敏, 辛红娟, 李珂, 吴志超, 樊养余, 董勇 申请人:西北工业大学