【正文】 0年代開始，開始了全球性的研究熱潮，機器視覺獲得了蓬勃發(fā)展，新概念、新理論不斷涌現(xiàn)。圖象處理和分析中的一個重要事實是對特殊的問題需要特殊的解決方法。對圖像的處理和分析一般可用算法的形式描述，而大多數(shù)的算法可以用軟件實現(xiàn)，只有在為了提高速度或克服通用計算機限制的情況下才用特制的硬件。圖像數(shù)據(jù)編碼一般采用預(yù)測編碼，即將圖像數(shù)據(jù)的空間變化規(guī)律和序列變化規(guī)律用一個預(yù)測公式表示，如果知道了某一像素的前面各相鄰像素值之后，可以用公式預(yù)測該像素值。數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當龐大的，一幅512 X 512個像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256K字節(jié)，若假設(shè)每秒傳輸25幀圖像。把水平傳輸寄存器的內(nèi)容送進放大器就得到1幀隔行的視頻信號。對圖象分析來說，分析的結(jié)果也可以解析系統(tǒng)的主要顯示設(shè)備是電視顯示器。固態(tài)陣列中主要元件是電荷藕合器件CCD。另一種稱為數(shù)字化器，它能將上述模擬電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字離散的形式。最后，圖象處理和分析主要是運算，所使用的設(shè)備主要是計算機。圖像采集可采用CCD的照相機、帶有視像管的視頻攝像機和掃描儀等。圖象分析則進入了中層，分割和特征提取把原來以像素描述的圖像轉(zhuǎn)變成比較簡潔的非圖形式的描述。圖象分析則主要是對圖像中感興趣的目標進行檢測和測量，以獲得它們的客觀信息從而建立對圖像的描述。圖像工作者普遍認為需對圖像和圖像處理技術(shù)進行綜合研究和應(yīng)用，這個工作的框架就形成了圖像工程。圖像技術(shù)在廣義上是各種與圖像有關(guān)的技術(shù)的總稱。為了能用數(shù)字計算機對圖像進行加工處理，需要把連續(xù)的圖像在坐標空間XY和性質(zhì)空間F都進行離散化。客觀世界在空間上是三維(3D)的，但一般從客觀景物得到的圖像是二維(2D)的。它是用各種觀測系統(tǒng)以不同形式和手段觀測客觀世界而獲得的，可以直接或間接作用于人眼并進而產(chǎn)生視知覺的實體。第2章 圖像技術(shù)及機器視覺簡介機器視覺系統(tǒng)中，視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內(nèi)容。目前在我國隨著配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累、各行各業(yè)對采用圖像和機器視覺技術(shù)的工業(yè)自動化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，國內(nèi)有關(guān)大專院校、研究所和企業(yè)近兩年在圖像和機器視覺技術(shù)領(lǐng)域進行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。電子生產(chǎn)加工設(shè)備：電子元件制造設(shè)備、半導體及集成電路制造設(shè)備、元器件成型設(shè)備、電子工模具。本論文的目標就是以己有的圖像處理理論為基礎(chǔ),通過大量的實際實驗,設(shè)計適合本產(chǎn)品表面缺陷檢測的算法。所以，人工檢測難以達到降低消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，采用機器視覺的表面缺陷檢測成為迫切需要。近年來，迅速發(fā)展的以圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)的機器視覺技術(shù)恰恰可以解決這一問題。 CCD。關(guān)鍵詞：機器視覺 表面缺陷 CCD 圖像處理 缺陷檢測AbstractIn order to continually promote the quality of product and efficiency of production, the online automatic inspection technology of surface defect of metal workpiece has bee more and more important in the process of production. This paper designs an automatic system based on machine vision, which can inspect surface defect of metal workpiece timely without any damage on it. Firstly, using CCD and multichannel image acquisition card to acquire images, the system has accelerated the inspection speed and reduced the requirements of CCD on the performance to do the timely online inspection more easily under the current condition。4．本人完全了解學校關(guān)于保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交論文和相關(guān)材料的印刷本和電子版本；同意學校保留畢業(yè)設(shè)計（論文）的復印件和電子版本，允許被查閱和借閱；學校可以采用影印、縮印或其他復制手段保存畢業(yè)設(shè)計（論文），可以公布其中的全部或部分內(nèi)容。. .. . ..編號 本科生畢業(yè)設(shè)計基于機器視覺的表面缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計Surface defect detection system design based on machine vision學 生 姓 名專 業(yè)電子信息工程學 號指 導 教 師學 院電子信息工程學院二〇一三年六月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)承諾書1．本人承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）《 基于機器視覺的表面缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計》，是認真學習理解學校的《長春理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作條例》后，在教師的指導下，保質(zhì)保量獨立地完成了任務(wù)書中規(guī)定容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。以上承諾的法律結(jié)果將完全由本人承擔！作 者 簽 名： 年 月 日 學習參考中文摘要為了不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，金屬工件表面缺陷在線自動檢測技術(shù)在生產(chǎn)過程中顯得日益重要。 secondly, according to the practical application of threshold, the system has used the segmentation threshold of selecting an image automatically to select the workpiece information from images and scan that information to realize the automatic measurement of the system。 image processing。機器視覺主要是采用計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。針對這種現(xiàn)狀，課題組決定自行開發(fā)工件表面缺陷在線檢測系統(tǒng)，確保各類缺陷及時準確檢出，從根本上解決人工檢測效率低、精度低的問題，同時，還可以降低原材料消耗、能耗和人力成本，該課題還可以推廣到其他需要表面質(zhì)量檢測的行業(yè)中，如印刷、包裝等行業(yè)，因此具有重要的實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。 在國外，機器視覺的應(yīng)用主要體現(xiàn)在半導體及電子行業(yè)，其中大概40%50%都集中在半導體行業(yè)。機器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測的各個方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且其產(chǎn)品在應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。其主要應(yīng)用于制藥、印刷、礦泉水瓶蓋檢測等領(lǐng)域。經(jīng)過這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計算機對圖像進行分析、處理和識別。人的視覺系統(tǒng)就是一個觀測系統(tǒng)，通過它得到的圖像就是客觀景物在人眼中形成的影像。一幅圖像可以用一個2D數(shù)組?（x，y）來表示，這里x和y表示2D空間XY中一個坐標點的位置，而?代表圖像在點(x，y)的某種性質(zhì)F的數(shù)值。這種離散化了的圖像就是數(shù)字圖像，可以用I(r，c)來表示。目前人們主要研究的是數(shù)字圖象，主要應(yīng)用的是計算機圖像技術(shù)。圖像工程學科是將數(shù)學、光學等基礎(chǔ)科學的原理，結(jié)合在圖像應(yīng)用中積累的技術(shù)經(jīng)驗而發(fā)展起來的。圖像理解的重點是在圖象分析的基礎(chǔ)上，進一步研究圖像中各目標的性質(zhì)和它們之間的相互聯(lián)系，并得出對圖像內(nèi)容含義的理解以及對原來客觀場景的解釋，從而指導和規(guī)劃行為。圖像理解主要是高層操作，基本上是對從描述抽象出來的符號進行運算，其處理過程和方法與人類的思維推理可以有許多類似之處。圖象顯示可用電視顯示器、隨機讀取陰極射線管和各種打印機等。以下對各模塊的簡介。下面介紹這兩種裝置的常用器件。這個傳感器由一行感光基元，兩個定時的將感光基元中的內(nèi)容傳給傳輸寄存器的傳輸門，以及一個定時的將傳輸寄存器中的內(nèi)容傳給放大器的輸出門構(gòu)成。輸入顯示器的圖象也可以通過硬拷控制。對偶數(shù)列感光基元重復以上過程就可得到另1幀隔行的視頻信號。高信道速率意味著投資高普及難度。采用預(yù)測編碼，一般只需傳輸圖像數(shù)據(jù)的起始值和預(yù)測誤差，因此可將8比特/像素壓縮到2比特/像素。進入90年代尤其是21世紀后，人們設(shè)計了各種與工業(yè)標準總線兼容的可以插入微機或工作站的圖像卡。機器視覺是一個相當新興的研究領(lǐng)域。、組成及特點 機器視覺是將圖像處理、計算機圖形學、模式識別、計算機技術(shù)、人工智能等眾多學科高度集成和有機結(jié)合，而形成的一門綜合性的技術(shù)。一般采用CCD攝像頭攝取檢測圖像并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再對圖像數(shù)字信號進行處理，從而得到所需要的各種目標圖像特征值，并由此實現(xiàn)模式識別、坐標計算、灰度分布圖等多種功能。而且機器視易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。但是，機器視覺與其他學科又有著一定的區(qū)別，其特點是：綜合技術(shù)機器視覺是一項綜合技術(shù)，其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)、人機接口技術(shù)等。因此，機器視覺技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用速度遠遠滯后于圖像處理理論的發(fā)展速度。利用線陣CCD配合包裝盒的一維運動獲取目標圖像，然后由計算機對圖像進行處理，可以檢測日期編號等信息的遺漏和正確與否；以頻閃光作為照明光源，利用面陣或者線陣CDC作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測器件，實現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測量；在各種產(chǎn)品表面缺陷檢測方面應(yīng)用也很多。如果說基于幾何的計算機視覺主要通過幾何，描述物體及其運動的三維結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)方法，已得到較系統(tǒng)的研究；而在計算機視覺中的統(tǒng)計方法除較好地用于圖像的底層處理外，一直顯得不完善更不用說系統(tǒng)化了。其工作過程是：首先將工件送到CCD攝像頭視場內(nèi)；然后由成像系統(tǒng)和圖像采集卡將圖像采集到計算機內(nèi)部；運用圖像處理技術(shù)對采集到的原始圖像進行預(yù)處理以改善圖像質(zhì)量，從中提取感興趣的特征量；最后運用模式識別技術(shù)對取到得特征量進行分類整理以完成系統(tǒng)的檢測。3. 2圖像采集卡本系統(tǒng)采用的是大恒PCIXR視頻捕捉卡，具有高品質(zhì)的視頻采集性能，具備高速PCI總線，采集頻率為3D幀/秒，顯示畫面流暢不間斷；顯示分辨率640X480。采樣頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào)，滿足不同場合的需求。視頻輸入窗口是指數(shù)字化后的輸入圖像尺寸。當圖像顯示窗口小于視頻輸入窗口時，有兩種方法可以采用。另一種方法是采用對視頻輸入窗口采用抽點和抽行的方法減少其大小，即根據(jù)視頻輸入窗口和圖像顯示窗口的相對大小設(shè)置縮小比例系數(shù)，處理后的結(jié)果顯示的是縮小的全部輸入圖像，這種方法稱為比例縮小。采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，其特點為：1)可修改性。采用模塊化原理使軟件結(jié)構(gòu)清晰，容易閱讀理解和維護。圖像實時采集模塊缺陷識別模塊圖像預(yù)處理模塊缺陷檢測模塊閾值選取模塊圖像測量模塊 圖41