基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法及系统与流程

本技术涉及图像数据处理，具体涉及基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法及系统。

背景技术：

1、断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，在正常运行时，接通或者断开电路的空载电流和负荷电流，起到控制作用；当发生故障时，断路器和保护装置及自动装置共同作用，切断故障电流，保护无故障部分安全运行，因此断路器的质量对稳定发挥作用至关重要。

2、断路器塑料夹具通常用于断路器生产过程中，对装置起到加持固定的作用。在断路器塑料夹具使用过程中，会产生磨损、裂纹等表面缺陷，在夹具表面形成大量的质量不合格区域，如果在断路器生产过程中使用质量不合格的夹具进行固定，会导致断路器的生产质量不符合标准。

3、现阶段，利用机器视觉以及深度学习进行辅助检测的方式得益于检测速度快、高精度的优点，并能够进行轻量化部署，在多个领域得以普及。此类质量检测方式的检测结果取决于检测对象的输入数据，对于断路器夹具的质量检测此类任务而言，通常是直接获取外观图像，进行检测模型的训练，但是由于断路器质量不合格的表现形式并不一致，如质量不合格是断路器夹具表面缺陷形状不一致，导致特征窗口尺寸不一致，因此常用空间金字塔池化进行处理，而部分特征窗口中含有干扰信息，导致质量检测结果不准确。

技术实现思路

1、本技术提供基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法及系统，以解决现有的问题。

2、第一方面，本技术提供了基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，该方法包括以下步骤：

3、采集断路器塑料夹具表面图像，对断路器塑料夹具表面图像进行分割和卷积处理获得若干特征窗口区域，将特征窗口区域中像素点的灰度值称为信号值；

4、获取特征窗口区域的频域图像，频域图像中一个像素点对应一个频率值，根据特征窗口区域中所有像素点的平均信号值以及对应频域图像中像素点的频率值差异，获得特征窗口区域的选取评价参数，所述选取评价参数用于描述特征窗口区域为质量不合格区域的概率；根据选取评价参数的差异获得待测窗口集合；

5、根据待测窗口集合中特征窗口区域之间的位置关系，获得第一特征窗口区域和第二特征窗口区域，获取任意第二特征窗口区域的峰值，根据第二特征窗口区域之间的峰值以及选取评价参数的差异获得第二特征窗口区域之间的合并必要性，根据合并必要性的大小将第二特征窗口区域进行合并，获得最终特征窗口区域；

6、利用第一特征窗口区域和最终特征窗口区域中的质量不合格区域得到待检测的断路器塑料夹具的质量检测结果；

7、所述根据特征窗口区域中所有像素点的平均信号值以及对应频域图像中像素点的频率值差异，获得特征窗口区域的选取评价参数，包括的具体方法为：

8、将任意特征窗口区域内所有像素点的平均信号值记为特征窗口区域的信号参数，获取任意特征窗口区域的选取评价参数，具体计算方法为：

9、

10、其中，表示特征窗口区域的选取评价参数；s表示特征窗口区域的信号参数的归一化结果；表示特征窗口区域内所有信号值的信息熵；表示特征窗口区域对应频域图像中像素点的数量；表示特征窗口区域对应频域图像中第个像素点的频率值；表示特征窗口区域对应频域图像中的最小频率值，表示特征窗口区域对应频域图像中所有像素点的频率值的标准差。

11、进一步地，所述对断路器塑料夹具表面图像进行分割和卷积处理获得若干特征窗口区域，包括的具体方法为：

12、对断路器塑料夹具表面图像进行阈值分割得到断路器塑料夹具表面图像的前景图像；

13、通过神经网络的卷积层对断路器塑料夹具表面图像的前景图像进行卷积处理，将得到的图像记为信号图像，依据信号图像中像素点的灰度值以及坐标之间的距离，利用dbscan聚类算法对信号图像中的像素点进行聚类，获得若干个聚类簇，对聚类簇进行连通域提取，将任意聚类簇内像素点形成的任意一个连通域均记为特征窗口区域。

14、进一步地，所述获取特征窗口区域的频域图像，包括的具体方法为：

15、将信号图像中任意特征窗口区域作为图像模版，利用图像模版提取断路器塑料夹具表面图像中对应的区域，得到对应的原始图像区域，将原始图像区域进行傅里叶变换，得到特征窗口区域的频域图像。

16、进一步地，所述根据选取评价参数的差异获得待测窗口集合，包括的具体方法为：

17、首先，将所有特征窗口区域的选取评价参数进行降序排列获得参数序列，将记为参数差异系数，其中表示参数序列中第个特征窗口区域的选取评价参数，表示参数序列中第个特征窗口区域的选取评价参数；

18、获取参数差异系数最大时对应的两个特征窗口区域，记为第一区域，将选取评价参数最大的第一区域记为第二区域；

19、然后，将第二区域的选取评价参数记为目标参数，将参数序列中选取评价参数最大值到目标参数之间对应的所有特征窗口区域形成的集合，记为待测窗口集合。

20、进一步地，所述根据待测窗口集合中特征窗口区域之间的位置关系，获得第一特征窗口区域和第二特征窗口区域，包括的具体方法为：

21、将待测窗口集合中任意特征窗口区域记为目标区域，当待测窗口集合中目标区域与其他所有特征窗口区域不相邻时，将目标区域记为第一特征窗口区域；当待测窗口集合中目标区域与其他任意一个特征窗口区域相邻时，将目标区域记为第二特征窗口区域。

22、进一步地，所述获取任意第二特征窗口区域的峰值，包括的具体方法为：

23、对于任意邻接区域集合，利用自适应峰值检测算法获取邻接区域集合中任意第二特征窗口区域中所有信号值组成序列的若干个峰值。

24、进一步地，所述根据第二特征窗口区域之间的峰值以及选取评价参数的差异获得第二特征窗口区域之间的合并必要性，包括的具体方法为：

25、首先，获取任意第二特征窗口区域中任意两个峰值之间的欧氏距离记为距离参数，将第二特征窗口区域中所有距离参数的均值记为第二特征窗口区域的距离因子；

26、然后，获取任意邻接区域集合中相邻的两个第二特征窗口区域之间的合并必要性，具体计算方法为：

27、

28、其中，表示第二特征窗口区域与第二特征窗口区域之间的合并必要性；表示第二特征窗口区域的距离因子；表示第二特征窗口区域的距离因子；表示第二特征窗口区域的选取评价参数；表示第二特征窗口区域的选取评价参数；表示以自然常数为底数的指数函数。

29、进一步地，所述根据合并必要性的大小将第二特征窗口区域进行合并，获得最终特征窗口区域，包括的具体方法为：

30、将邻接区域集合中所有合并必要性大于等于阈值的两个第二特征窗口区域进行合并，获得新特征窗口区域，将邻接区域集合中的第二特征窗口区域和新特征窗口区域统称为元素区域，获取任意相邻的两个元素区域的合并必要性，并重复合并操作，直到邻接区域集合中任意相邻的两个元素区域之间的合并必要性小于阈值，将最终得到的邻接区域集合中的元素区域记为最终特征窗口区域，其中阈值为预设的超参数。

31、第二方面，本技术实施例还提供了基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法的步骤。

32、本技术的技术方案的有益效果是：通过使用spp层进行特征识别能够尽量保持图像中质量不合格区域内断路器塑料夹具表面的原有形态特征，通过特征窗口区域之间的信号值的显著特征，综合特征窗口区域的信息频率差异进行区域合并，在减少计算量的同时，避免了特征窗口区域对质量不合格区域过分割所造成的检测精度下降的问题，提高了断路器塑料夹具质量检测的准确性。

技术特征：

1.基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述对断路器塑料夹具表面图像进行分割和卷积处理获得若干特征窗口区域，包括的具体方法为：

3.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述获取特征窗口区域的频域图像，包括的具体方法为：

4.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述根据选取评价参数的差异获得待测窗口集合，包括的具体方法为：

5.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述根据待测窗口集合中特征窗口区域之间的位置关系，获得第一特征窗口区域和第二特征窗口区域，包括的具体方法为：

6.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述获取任意第二特征窗口区域的峰值，包括的具体方法为：

7.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述根据第二特征窗口区域之间的峰值以及选取评价参数的差异获得第二特征窗口区域之间的合并必要性，包括的具体方法为：

8.根据权利要求1所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法，其特征在于，所述根据合并必要性的大小将第二特征窗口区域进行合并，获得最终特征窗口区域，包括的具体方法为：

9.基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任意一项所述基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法的步骤。

技术总结
本申请涉及图像数据处理技术领域，具体涉及基于视觉辅助的断路器塑料夹具质量检测方法及系统，包括：根据特征窗口区域中所有像素点的平均信号值以及对应频域图像中像素点的频率值差异，获得待测窗口集合，根据特征窗口区域的位置获得第一特征窗口区域和第二特征窗口区域，根据第二特征窗口区域之间的峰值以及选取评价参数的差异获得合并必要性，以合并第二特征窗口区域，进一步利用质量检测模型获取质量不合格区域。本申请通过对图像进行区域分析与合并，在减少计算量的同时，避免了特征窗口区域对质量不合格区域过分割所造成的检测精度下降的问题，提高了质量检测的准确性。

技术研发人员：黄馀坤,魏红彦
受保护的技术使用者：大连环旭智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5