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《武汉科技大学》 2016年
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带钢表面低对比度弱小缺陷检测的图像处理方法研究

童思维  
【摘要】:钢铁产业是国民经济的重要基础产业,是实现工业化的支撑产业。作为钢铁产业的主要产品之一,带钢更已成为汽车、船舶以及航空航天等行业的重要原材料。随着科学技术的不断发展,后续加工对带钢的表面质量要求越来越高,表面质量的好坏是带钢的一项重要指标,因此对带钢表面质量进行检测具有重要意义。本文针对带钢在轧制的过程中常出现的表面缺陷检测的一些关键技术进行了研究。提出了缺陷检测系统的总体方案,并着重分析研究了检测系统的图像去噪方法、缺陷分割方法、特征提取方法,主要研究内容如下所示:1.根据缺陷图像噪声的特点,运用传统的去噪方法与非局部均值去噪方法进行去噪效果对比,实验结果表明:非局部均值去噪方法在对图像进行有效去噪的同时还能较好的保留图像的纹理和边缘等重要的细节信息。2.针对非局部均值算法中滤波参数h不能科学选择的问题,提出利用PCA噪声估计方法对算法进行改进,实现滤波参数h可根据不同图像自适应取值,以达到更好的去噪效果。3.针对带钢表面缺陷具有采光不均、目标较小、对比度低等特点,提出了基于Mask匀光处理的区域分割方法,实验证明此方法能有效解决光照不均的问题并得到很好的分割效果。4.在提取带钢表面图像多信息融合的特征向量中的纹理特征时,提出利用将灰度共生矩(GLCM)和Tamura纹理特征相结合提取图像纹理特征的方法,随后通过BP网络的分类识别正确率对改进效果进行了验证。
【关键词】:图像处理 机器视觉检测系统 图像去噪 缺陷分割 Tamura纹理特征
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG335.56;TP391.41
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-10
  • 第1章 绪论10-18
  • 1.1 研究意义10-11
  • 1.2 基于机器视觉的带钢表面缺陷检测系统与研究现状11-16
  • 1.2.1 带钢表面缺陷检测系统的结构介绍11-13
  • 1.2.2 视觉表面缺陷检测系统的国内外研究现状13-14
  • 1.2.3 视觉表面缺陷检测算法研究综述14-16
  • 1.3 本文的主要研究内容及结构安排16-18
  • 第2章 图像的非局部均值去噪算法18-26
  • 2.1 基于非局部均值的图像去噪方法18-20
  • 2.1.1 非局部均值图像去噪原理18-19
  • 2.1.2 非局部均值数学模型19-20
  • 2.2 算法比较20-24
  • 2.3 本章小结24-26
  • 第3章 非局部均值算法的改进26-36
  • 3.1 概述26
  • 3.2 噪声水平的自适应26-31
  • 3.2.1 图像噪声与参数h的关系26-27
  • 3.2.2 利用PCA方法进行噪声估计27-31
  • 3.3 改进前后的结果对比31-35
  • 3.4 本章小结35-36
  • 第4章 图像分割算法研究及光照不均校正36-49
  • 4.1 基于边缘检测的图像分割方法36-39
  • 4.1.1 微分算子36
  • 4.1.2 形态学梯度边缘检测36-38
  • 4.1.3 边缘检测实验结果对比38-39
  • 4.2 基于区域的分割方法39-42
  • 4.2.1 阈值分割法39-40
  • 4.2.2 基于MRF的分割法40-42
  • 4.3 光照不均的校正42-48
  • 4.3.1 非均匀光照校正方法42-44
  • 4.3.2 光照校正实验效果对比44-46
  • 4.3.3 对光照校正后的图像进行分割实验46-48
  • 4.4 本章小结48-49
  • 第5章 缺陷特征提取49-59
  • 5.1 几何特征49-50
  • 5.2 灰度特征50-51
  • 5.3 不变矩与拓扑特征51-53
  • 5.3.1 不变矩特征51-53
  • 5.3.2 拓扑特征53
  • 5.4 纹理特征53-58
  • 5.5 本章小结58-59
  • 第6章 带钢表面缺陷的识别与分类59-65
  • 6.1 BP神经网络59-61
  • 6.1.1 BP神经网络的结构59-60
  • 6.1.2 BP神经网络的学习算法60-61
  • 6.2 实验数据的选择以及BP网络的设计61-62
  • 6.2.1 样本数据的归一化处理61-62
  • 6.2.2 BP网络的设计62
  • 6.3 实验结果对比62-64
  • 6.4 本章小结64-65
  • 第7章 全文总结及展望65-67
  • 7.1 全文总结65-66
  • 7.2 论文后续工作及展望66-67
  • 致谢67-68
  • 参考文献68-73
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文73-74
  • 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目74-75
  • 详细摘要75-78

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