1、拉链链齿分布缺陷检测的数字图像处理研究摘 要本文提出了一种基于白光 LED 背光照明和链齿间距的拉链链齿分布缺陷智能检测方案，该方案采用白光 LED 背光照明法使得采集的图像背景与拉链对比分明，采用中值滤波算法滤去干扰噪声，通过改进的 Otsu 法获取拉链图像阈值，然后进行图像二值化分割，并对处理后的图像采用拉链间距的判别方法进行识别判断。实验证明，这种方法能快速准确地检测拉链多齿、少齿、链齿分布不均的缺陷。 关键词拉链检测；背光照明；图像分割；遗传算法； 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0197-01 引言 目前拉链生产企业一般采用人工方法进行
2、检测，这种检测方法，效率低、成本高、劳动强度大，拉链容易出现多齿、少齿、链齿分布不均等缺陷。本文提出一种新的自动检测拉链是否存在多齿、少齿缺陷的拉链智能检测方案。该方案采用白光 LED 背光照明技术使得采集的图像背景与拉链呈现对比明显的两色，采用中值滤波算法滤去干扰噪声，通过改进的 Otsu 法获取拉链图像阈值，然后进行图像二值化分割，并对处理后的图像采用拉链间距的判别方法进行识别判断。 1 光源照明技术 图像采集处理系统中常用的光源有白炽灯、卤素灯、碘钨灯、气体放电灯和发光二极管1 等，照明方式有直接照明、背光照明、暗视场照明、散射照明和同轴照明等。光源与照明方式的配合不仅要照亮物体，还要尽
3、可能地突出物体特征量，使物体待检测区域与其它区域产生明显的区别2，以便特征的提取和判断。通过对多种光源及照明方式的实验，本方案采用白色 LED 背光照明，其具有拉链背景均匀单一，拉链与背景呈现分明的两色，拉链轮廓清晰等优点，并且不存在直接照明产生的阴影及金属拉链反光等问题。 2 图像处理算法 2.1 灰度变换 彩色图像包含大量的颜色信息，直接对真彩图像进行处理会耗费较多的时间。为了提高图像处理速度，同时又不损失感兴趣区域的细节信息，通常将彩色图像变换为灰度图像。 2.2 图像滤波 在拉链图像采集的过程中，由于摄像头、光源、电磁干扰、机械振动等影响，采集的拉链图像存在着噪声干扰。中值滤波可以在去
4、除点、线噪声的同时很好地保护图像的边缘，对抑制图像中的脉冲噪声和椒盐噪声特别有效3，拉链图像中的噪声主要是椒盐噪声，本文案采用中值滤波法对灰度化后的拉链图像进行滤波处理。 2.3 基于遗传算法的 Otsu 阈值分割 Otsu 阈值分割法不需要先验知识，且算法简单、分割质量好等优点4，非常适合于目标与背景两类的图像分割问题，但其求解过程计算量大，本文将遗传算法引入 Otsu 阈值求解过程中，利用遗传算法所具有的快速寻优的特点，以缩短计算时间。 3 检测方案 在密闭暗箱中采用白光 LED 背光照明技术对拉链图像进行采集，采集的拉链图像拉链为黑色、背景为白色，拉链轮廓清晰，对比度高。为了验证该方案的
5、检测效果，在实验过程中采用了两幅拉链图像：一幅正品拉链图像，一幅次品拉链图像，如图 1 所示。为提高处理速度，方便拉链图像的二值化处理，采用加权平均值法对采集的拉链图像进行灰度化处理。由于加权平均值算法中的权值都是浮点数，采用加权平均值法处理速度较慢，对此提出了改进算法。 对分割后的二值图像从左至右进行扫描，统计拉链间距的个数，并记录各个间距的值，计算链齿间距与链齿间距均值的误差和相邻链齿间距的误差，如果误差都在一定范围内则认为拉链是正品，否则就是次品。该方案采用了首次阈值计算采样，即计算第一帧采集的拉链图像的阈值并保存为标准阈值，后续图像分割只需要调用该阈值即可，减少了系统处理时间。 4 试
6、验结果分析 整个检测方案在 HHARM2410 开发平台上予以实现，实验表明该方案可以准确地检测出拉链多齿、少齿、链齿分布不均的缺陷，从而判断出正品拉链和次品拉链。 图 2 是对图 1 所示的拉链采用白光 LED 背光照明采集得到的拉链图像，从采集的效果可以看出无论什么材质或颜色的拉链采用背光照明后，拉链都是黑色的，拉链和背景对比分明、轮廓清晰，不存在反光和暗影等缺陷，使得该方案具有较强的通用性，能够对多种类型的拉链进行处理。 采用改进的加权平均值法对图 2 进行灰度化处理，并采用中值滤波算法对灰度化图像进行滤波处理后的图像如图 3 所示，从处理结果可以看出中值滤波法很好地滤除了拉链图像中的椒
7、盐噪声。 该实验中分别采用 Otsu 法和基于遗传算的改进 Otsu 法对滤波后的灰度图像进行阈值求取，表 1 给出了用两种方法求取的阈值和所用的时间，从表可以看出两种算法求得阈值相同，但引入遗传算法后的改进Otsu 法处理时间有所缩短，系统的处理速度得到提高，本文采用基于 GA的 Otsu 法对拉链图像进行分割，分割后的二值图像如图 4 所示，由分割结果可以看出目标与背景错分几率低，边缘清晰，噪声少。 5 结论 实验结果表明该方案能够对多种拉链自动提出特征并进行处理判断，可以准确地检测拉链多齿、少齿、链齿分布不均的缺陷，具有较高的处理速度和通用性。 参考文献 1 高峰. 图像处理技术在啤酒瓶在线检测系统中的应用D. 西安工业大学硕士学位论文. 2011. 2 刘圣. 工业图像检测系统关键技术的研究及应用D. 上海交通大学硕士学位论文. 2007. 3 董继扬， 张军英. 一种简单的椒盐噪声滤波算法J. 计算机工程与应用， 2003， 39（20）： 27-29. 4 李敏强. 遗传算法的基本理论与应用M. 北京： 科学出版社，2002.
