冷轧带钢缺陷表面形状恢复新算法-哈尔滨工业大学学报.pdfVIP

第４４卷　第５期 哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 Ｖｏｌ４４ Ｎｏ５ 　 　 ２０１２年５月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｙ．２０１２ 　　　　　　 冷轧带钢缺陷表面形状恢复新算法 杨永敏，李　戈，赵　杰 （哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室，１５００８０哈尔滨） 摘　要：为改善冷轧带钢表面缺陷分类识别性能，提出基于从阴影恢复形状原理的表面缺陷三维重构算法． 针对表面缺陷检测系统的光路设计，提出一种改进的ＯｒｅｎＮａｙａｒ漫反射模型，结合透视投影模型推导出相应 的反射图方程，利用基于高阶ＬａｘＦｒｉｅｄｒｉｃｈｓ汉密尔顿函数和牛顿迭代相结合的快速扫描算法完成了该方程 的求解，实现表面缺陷三维信息的提取．利用合成图像和表面缺陷图像进行三维重构实验，结果表明该算法 重构精度高，验证了改进光照模型的正确性．该三维重构算法能够有效地提取冷轧带钢表面缺陷三维信息， 有助于提高表面缺陷分类识别性能． 关键词：表面缺陷检测系统；光照模型；三维重构；快速扫描 中图分类号：ＴＰ３１７４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７－６２３４（２０１２）０５－００５２－０６ Ｎｅｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｓｈａｐｅｆｒｏｍｓｈａｄｉｎｇｆｏｒｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔ ＹＡＮＧＹｏｎｇｍｉｎ，ＬＩＧｅ，ＺＨＡＯＪｉｅ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５００８０Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔ，ａ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｈａｐｅｆｒｏｍｓｈａｄｉｎｇｔｈｅｏｒｙ．ＡｍｏｄｉｆｉｅｄＯｒｅｎＮａｙａｒｄｉｆｆｕｓｅｒｅ ｆｌｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｆｏｒｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎｃｏｒ ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｍａｐｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｄｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｅｑｕａｔｉｏｎｉｓｓｏｌｖｅｄｂｙ ｆａｓｔｓｗｅｅｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈｏｒｄｅｒＬａｘＦｒｉｅｄｒｉｃｈｓＨａｍｉｌｔｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔ３Ｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｉｔｈｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｉｍａｇｅａｎｄｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｉｍａｇｅａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｈｉｇｈ， ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄ．Ｔｈｅ３Ｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｓｔｅｅｌｓｕｒｆａｃｅｄｅ ｆｅｃｔｃｏｕｌｄｂｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｂｙｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｆａｓｔｓｗｅｅｐｉｎｇ 　　目前，大多数