缺陷檢測(cè)圖片在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用:

缺陷檢測(cè)圖片的應(yīng)用范圍,表面缺陷檢測(cè)的幾種方法

工業(yè)制造領(lǐng)域

電子制造業(yè):用于檢測(cè)電子元件、電路板等的缺陷,如PCB(印刷電路板)的線路短路、開(kāi)路、元件缺失或損壞等缺陷檢測(cè)。像在智能手機(jī)生產(chǎn)中,對(duì)微小的電子元件進(jìn)行缺陷檢測(cè),確保產(chǎn)品質(zhì)量,提高良品率。

機(jī)械制造:檢測(cè)機(jī)械零件表面的劃痕、裂紋、孔洞等缺陷。例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件,通過(guò)對(duì)其表面缺陷檢測(cè),保證發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和安全性。

紡織業(yè):檢測(cè)布匹、織物等的疵點(diǎn),如孔洞、斷線、污漬等。傳統(tǒng)的人工視覺(jué)檢測(cè)效率低、精度差,利用缺陷檢測(cè)圖片可提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。

建筑行業(yè)

對(duì)建筑材料如玻璃、鋼材等進(jìn)行表面缺陷檢測(cè)。例如玻璃表面的劃痕、氣泡,鋼材表面的銹斑、裂紋等。玻璃在建筑中通常用于透明和平滑的表面,對(duì)其表面缺陷檢測(cè)要求較高,缺陷檢測(cè)圖片有助于提高檢測(cè)精度。

醫(yī)療領(lǐng)域

在醫(yī)學(xué)影像檢查方面,如肺PET/CT、乳腺M(fèi)RI、CT結(jié)腸造影、數(shù)字化胸部X射線圖像等,可檢測(cè)器官組織的病變、異常等情況,輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷。

二、表面缺陷檢測(cè)的幾種方法

(一)傳統(tǒng)方法

目視檢查法:依靠檢測(cè)人員的肉眼直接觀察被檢測(cè)物體的表面,判斷是否存在缺陷。這種方法簡(jiǎn)單易行,但受檢測(cè)人員主觀因素影響較大,且檢測(cè)效率低,對(duì)于微小缺陷容易漏檢。

照明檢測(cè)法:通過(guò)特定的照明方式照亮被檢測(cè)物體表面,利用不同缺陷對(duì)光的反射、折射等特性差異來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷。例如,通過(guò)斜射光可以突出物體表面的劃痕等缺陷。

攝像檢測(cè)法:使用攝像機(jī)拍攝被檢測(cè)物體表面的圖像,然后對(duì)圖像進(jìn)行分析處理來(lái)檢測(cè)缺陷。這種方法可以記錄檢測(cè)結(jié)果,便于后續(xù)復(fù)查和分析。

紅外熱像檢測(cè)法:基于物體表面的溫度分布差異來(lái)檢測(cè)缺陷。當(dāng)物體存在缺陷時(shí),其表面的熱傳導(dǎo)特性可能發(fā)生改變,從而在紅外熱像圖上顯示出溫度異常區(qū)域,進(jìn)而判斷缺陷的存在及位置。這種方法適用于檢測(cè)一些內(nèi)部缺陷在表面引起的溫度變化,如建筑墻體內(nèi)部的空洞、管道的滲漏等在表面引起的溫度變化可被檢測(cè)到。

激光檢測(cè)法:利用激光與物體表面相互作用產(chǎn)生的反射、散射等特性來(lái)檢測(cè)缺陷。例如,激光掃描物體表面時(shí),缺陷處的激光反射信號(hào)會(huì)與正常表面有所不同,通過(guò)分析這些信號(hào)差異可檢測(cè)出缺陷,常用于高精度表面檢測(cè),如金屬精密部件的加工表面檢測(cè)。

(二)基于深度學(xué)習(xí)的方法

1. 分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)

由于CNN(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))強(qiáng)大的特征提取能力,基于CNN的分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)在表面缺陷分類(lèi)中被廣泛應(yīng)用。常用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括AlexNet,VGG,GoogLeNet,ResNet,DenseNet,SENet,ShuteNet,MobileNet等。

利用分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合滑動(dòng)窗口的方式可以實(shí)現(xiàn)缺陷的定位。例如在布匹缺陷檢測(cè)中,先使用多層的CNN網(wǎng)絡(luò)對(duì)布匹缺陷數(shù)據(jù)集中的樣本進(jìn)行分類(lèi),然后對(duì)于每一類(lèi)樣本使用滑動(dòng)窗口的方法在原圖上進(jìn)行采樣,再對(duì)采樣后的小圖像塊進(jìn)行二分類(lèi)(有缺陷和無(wú)缺陷)來(lái)實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)。

2. 檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)

兩階段(two – stage)網(wǎng)絡(luò):以FasterR – CNN為代表,這類(lèi)網(wǎng)絡(luò)首先生成可能包含缺陷的候選框(proposal),然后進(jìn)一步進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。例如在PCB缺陷檢測(cè)中,通過(guò)使用k均值聚類(lèi)設(shè)計(jì)合理錨框大小,引入多尺度金字塔網(wǎng)絡(luò)(FPN)到FasterR – CNN中,加強(qiáng)底層結(jié)構(gòu)信息的融合,適應(yīng)微小的缺陷檢測(cè);在鋼表面缺陷檢測(cè)中,基于FasterR – CNN的帶鋼表面缺陷檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)提出多級(jí)特征融合網(wǎng)絡(luò)(MFN)將多個(gè)分層特征組合成一個(gè)特征,采用區(qū)域提議網(wǎng)絡(luò)(RPN)來(lái)生成感興趣區(qū)域(ROI)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

一階段(one – stage)網(wǎng)絡(luò):以SSD或YOLO為代表,這類(lèi)網(wǎng)絡(luò)直接利用網(wǎng)絡(luò)中提取的特征來(lái)預(yù)測(cè)缺陷的位置和類(lèi)別。例如在接觸網(wǎng)支架緊固件缺陷檢測(cè)中,在定位主要結(jié)構(gòu)件位置時(shí)采用SSD作為檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。

3. 分割網(wǎng)絡(luò)

將缺陷逐像素從背景中分割出來(lái),實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷區(qū)域的精確描繪,雖然要求未詳細(xì)提及具體的分割網(wǎng)絡(luò)模型在表面缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例,但這也是深度學(xué)習(xí)在表面缺陷檢測(cè)領(lǐng)域中的一種重要方法。

(三)基于Halcon的方法

通過(guò)圖像分解、快速傅里葉變換、高斯濾波、傅里葉逆變換等步驟,提取并突出缺陷區(qū)域。隨后,通過(guò)對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行減法處理、均值平滑和共生矩陣計(jì)算,識(shí)別出灰度能量值較低的缺陷區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)。主要適用于高紋理圖像中的缺陷檢測(cè)。