一种管材的表面缺陷视觉检测方法及装置与流程

本发明涉及管材检测领域。更具体地，本发明涉及一种管材的表面缺陷视觉检测方法及装置。

背景技术：

1、管材作为工业生产中的基础材料，广泛应用于建筑、石油、化工、医疗等多个领域，管材质量直接关系到最终产品的安全性和可靠性，其中，psp钢塑复合压力管是一种焊接钢管作为中间层，聚丙烯材料作为内外层，并通过专用热熔胶和挤出成型方法复合而成的管材，其独特的结构设计使其具有优异的耐压性能和耐腐蚀性能，适用于各种压力管道系统中。但psp钢塑复合压力管会由于生产过程中温度、压力等参数控制不当导致外层塑料会出现脱层的情况，脱层缺陷若未被及时发现和处理，将严重影响管材的性能和使用寿命，使其安全性和可靠性低。

2、现有公开号为cn117030744a的中国专利申请文件公开了基于多传感器融合的油气管防腐层局部缺陷检测系统，通过得到每一传感数据对应的数据特征，判断油气管防腐层是否发生脱落，并根据异常信息确定油气管防腐层的脱落区域，将脱落区域标记在预设油气管图像上，以达到定位脱落区域的效果。

3、但是，上述方法并没有考虑管道中除脱落区域以外的干扰区域，并将干扰区域与脱落区域进行相同的检测，获得最终检测结果，导致管材缺陷检测的准确性低。

技术实现思路

1、为解决管材缺陷检测的准确性低的问题，本发明提出一种管材的表面缺陷视觉检测方法及装置。

2、第一方面，本发明公开一种管材的表面缺陷视觉检测方法，包括以下步骤：获取管材表面灰度图，将任意像素点作为目标像素点，将目标像素点的灰度值与管材表面灰度图中所有像素点的灰度值均值的差值作为第一概率；获取管材表面纹理图，以目标像素点为中心构建窗口，计算窗口内各像素点的纹理特征值与管材表面纹理图的纹理特征值众数的平均差值，将窗口内纹理特征值不等于纹理特征值众数的像素点作为一般点，将一般点的数量和窗口尺寸的比值与平均差值的乘积作为目标像素点的第二概率；将第一概率和第二概率的乘积作为目标像素点的综合概率。

3、计算目标像素点的修正因子，其中表示第个像素点的修正因子，表示第个像素点的综合概率，表示以第个像素点为中心的第个邻域像素点的综合概率，表示邻域像素点个数，表示归一化函数，在修正因子公式中，第个像素点即为目标像素点。将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值以进行管材缺陷检测。

4、本发明过综合灰度和纹理特征，提高了检测的准确性和鲁棒性，减少了误检，反之如果单独考虑灰度，会被阴影部分影响检测结果的准确性，如果单独考虑纹理特征，会被管道表面的褶皱区域所影响。通过自适应调整边缘检测算法的阈值，增强了计算结果的灵活性，从而有效提升了管材质量检测效率以及检测的可靠性。

5、优选的，所述获取管材表面纹理图包括：利用纹理特征提取算法计算管材表面灰度图中每个像素点的纹理特征值，构建管材表面纹理图。

6、优选的，所述第二概率还包括：将窗口内各像素点的纹理特征值与管材表面纹理图的纹理特征值众数的平均差值作为第二概率。

7、通过比较纹理特征值与众数的平均差值，可以更精确地量化管材表面纹理图中纹理的一致性或异常性。

8、优选的，所述邻域像素点为目标像素点的预设邻域上的像素点。

9、优选的，所述将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值以进行管材缺陷检测包括：所述边缘检测算法为canny边缘检测；将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值，其中，预设阈值为canny边缘检测中的上阈值，修正阈值为修正后的上阈值，将修正阈值与预设超参数的乘积作为下阈值，基于上阈值和下阈值，通过canny边缘检测获得边缘检测结果，对边缘检测结果进行连通域分析；对边缘进行凸包检测，并把凸包检测结果作为脱层区域，完成管材缺陷检测。

10、通过将修正因子与canny边缘检测算法中的预设上阈值相结合，并据此调整下阈值，本发明能够精确地识别并定位管材表面的缺陷区域，特别是脱层缺陷，通过连通域分析和凸包检测进一步提升了检测的准确性和效率，实现了高效且可靠的自动化管材质量控制。

11、优选的，所述对边缘进行凸包检测包括：将包含像素点数量最多的边缘作为确定边缘，其余的边缘作为疑似边缘；计算疑似边缘中像素点与确定边缘中每个像素点的欧式距离的均值，记为平均距离，遍历获得疑似边缘中每个像素点的平均距离，将归一化后的所有平均距离的均值作为疑似边缘的边缘间距，对边缘间距进行负相关映射，并统计所有边缘间距的众数；将疑似边缘的像素点数量和确定边缘的像素点数量的比值、边缘间距的众数和边缘间距的负相关映射值相乘作为疑似边缘的脱层区域概率，保留脱层区域概率大于预设脱层区域阈值的边缘，对所有保留的边缘进行凸包检测。

12、设置凸包的计算条件包括距离、包含像素点数量和边缘间距的众数，距离是防止太远的脱层区域的边缘未被凸包检测到，从而减小了实际脱层区域的面积；包含像素点数量是为了防止长度与属于脱层区域的边缘相似的噪声边缘被包含在脱层区域，从而扩大了实际脱层区域的面积；边缘间距的众数是为了把两条属于正常区域的边缘划分为脱层区域。

13、优选的，所述边缘检测算法还包括sobel边缘检测；将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值。

14、sobel边缘检测相对简单，易于实现，并且计算效率高。

15、第二方面，本发明公开一种管材的表面缺陷视觉检测装置，包括：处理器；以及存储器，所述存储器存储有计算机指令，当所述计算机指令由处理器运行时，使得设备执行上述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法。

16、本发明具有以下技术效果：

17、通过从灰度方面计算像素点的第一概率，从纹理特征方面计算像素点的第二概率，进而综合第一概率和第二概率获得综合概率，全面考虑像素点属于脱层区域的概率。基于像素点自身的综合概率和邻域像素点的综合概率的差异计算像素点的修正因子，进而计算像素点的修正阈值，通过修正阈值利用边缘检测算法获得脱层区域，提高了检测结果的准确性。

技术特征：

1.一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述获取管材表面纹理图包括：

3.根据权利要求1所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述第二概率还包括：

4.根据权利要求1所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述邻域像素点为目标像素点的预设邻域上的像素点。

5.根据权利要求1所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值以进行管材缺陷检测包括：

6.根据权利要求5所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述对边缘进行凸包检测包括：

7.根据权利要求1所述的一种管材的表面缺陷视觉检测方法，其特征在于，所述边缘检测算法还包括sobel边缘检测；

8.一种管材的表面缺陷视觉检测装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及管材检测领域，更具体地，本发明涉及一种管材的表面缺陷视觉检测方法及装置。所述方法包括：获取管材表面灰度图，计算目标像素点的第一概率；获取管材表面纹理图，计算目标像素点的第二概率；确定目标像素点的修正因子；将修正因子与预设阈值的乘积作为边缘检测算法的修正阈值以进行管材缺陷检测。通过本发明的技术方案，能够提高管材缺陷检测的准确性，降低管道破损危险，为管道安全工作提供保障。

技术研发人员：代伟
受保护的技术使用者：陕西保亿达新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16