基于图像处理的汽车刹车片表面缺陷检测

李晓光 王文婧 刘江珊

摘 要：基于图像处理的汽车刹车片的检测能够提高检测效率，本文用双边网格和置信颜色模型完成刹车片与背景的分割，利用Hough变换完成两段式刹车片的定位，利用形态学处理和连通区域计算得到表面裂痕，能够实现对有裂纹缺陷的刹车片的检测。

关键词：图像处理，缺陷检测，刹车片

一、 引言

汽车刹车片是汽车生产过程中最重要的基础支撑之一，直接决定汽车的制动性能。随着计算机技术的发展，传统的靠人工检测为主的刹车片生产方式已经无法满足市场对刹车片生产质量和精度的要求，2017年35号文件国务院印发“新一代人工智能发展规划”以来，人工智能技术得到普遍发展与应用，机器视觉是人工智能的感知层，模拟人的眼睛，使得机器具有视觉功能，基于机器视觉的刹车片检测技术，通过光学传感器获取图像，用图像处理算法完成刹车片的检测，可以解决人工测量时因疲劳等客观问题产生的检测错误问题，提高检测准确率，降低劳动成本，解决劳动力短缺等问题，并且可以提高生产线的自动化水平，提升产品质量，提高产品生产效率。

二、 基于图像处理的刹车片与背景的图像分割

利用刹车片图像中要提取的刹车片与背景在灰度特性上的差异，利用双边网格和置信颜色模型对刹车片进行提取，双边网格是由Chen等提出的一种数据结构，可描述为一个五维数组，包括三维颜色值和两维坐标位置，图像数据可以在高维特征空间中描述，通过在每一维度上设置采样率来获得规则的网格，从直观上看，双边网格大小与每一维度的采样率成反比，利用双边网格并构建置信颜色模型可以将刹车片与背景良好的分割出来，分割效果如下所示：

三、 两段式刹车片的定位

两段式刹车片中间有一条明显的分界线，利用Hough变换完成直线即分界线检测，Hough变换的主要思想是，在原始图像坐标系下的一个点对应了参数坐标系中的一条直线，同样参数坐标系的一条直线对应了原始坐标系下的一个点，然后，原始坐标系下呈现直线的所有点，它们的斜率和截距是相同的，所以它们在参数坐标系下对应于同一个点。这样在将原始坐标系下的各个点投影到参数坐标系下之后，看参数坐标系下有没有聚集点，这样的聚集点就对应了原始坐标系下的直线。

在直角坐标系下假设直线方程为y=kx+b，在极坐标空间，其表示方法为ρ=xcosθ+ysinθ，将图像空间中的点（x，y）映射到（ρ，θ）参数空间的原理如下图所示：

检测结果如图所示：其中红色为检测出来的两条直线，用该直线分割两段式刹车片的左片和右片。

四、 图像特征清晰情况下刹车片上的裂纹检测

刹车片表面有丰富的纹理，在图像特征上类似于复杂的噪声，因此刹车片表面裂纹检测需要抗噪声干扰，为了去除噪声的干扰，利用数学形态学的开运算对图像进行预处理，突出非噪声的裂纹部位，然后利用联通区域面积计算得到最大联通区域面积，对于面积超过设定阈值的区域认为是裂纹区域，检测结果如下：

五、 结论

本文用双边网格和置信颜色模型完成刹车片与背景的分割，利用Hough变换完成两段式刹车片的定位，利用形态学处理和连通区域计算得到表面裂痕，能够实现对有裂纹缺陷的刹车片的检测。对于其他类型的缺陷，还有进一步研究空间。

参考文献：

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[5]吴丽，李航，薛玉君.基于形态学的不完全性骨折CT图像裂痕定位[J].光學技术，2017（7）.

作者简介：

李晓光，王文婧，刘江珊，长春光华学院。