柱体表面缺陷区域面积自动检测系统的研究

1、柱体表面缺陷区域面积自动检测系统的研究    摘  要  在高精度面阵CCD相机的支持下和计算机图像处理技术基础上,提出柱体表面缺陷面积的检测方法,首先将柱体曲面图片展开为平面图，提出确定阈值、噪声去除和轮廓跟踪的方法;再从处理后图像中提取表征缺陷轮廓特征,并补全轮廓，利用区域填充方法对缺陷面积进行填充，实现了计算机对缺陷图像面积的自动监测。     关键词  CCD；柱体表面缺陷；图像处理；阈值；噪声去除；轮廓跟踪     表示某种特征的面积在生产和科研中有着广泛

2、的应用。目前，在现代的很多企业里面，仍然采用人工视觉检测的方法进行原材料、成品和半成品的表面面积进行检测。人工检测具有主观性误差，使得检测合格率的可信度较低，因此对产品的质量都有重要影响。人工视觉的检测方式已明显不能满足高效率、低成本的要求。面对当今科学技术的飞速发展的形势，不能不看到人工视觉检测存在着极大不足。而且面积检测基本上采用间接测量法,对非规则图形要准确测量面积就比较困难。图像检测技术在它不受图形形状的限制,适用范围广,基本思路为统计被检测区域相应像素点数,再换算成以平方米为单位的面积。这些被检测区域可以是表面的锈斑、烧蚀、划伤、磨损等不规则区域,可根据表面特征的不同用图像处理方法将

3、特定区域提取出来(这些工作已有很多书刊涉及到)。但被测对象大多数都是平面物体的面积,而对柱体曲面上任意形状面积的高精度检测或计量方面的相关论文非常少。        本文采用高精度面阵CCD相机通过摄影测量方法对柱体表面缺陷面积进行了检测。该检测方法利用CCD相机获取柱体及缺陷区域，为了提高检测精度，要求柱体部分必须占到场景的80%以上。这样利用提出柱体表面缺陷面积的检测方法,将其从随机拍摄的图片还原到平面图上， 确定其阈值、去除噪声和跟踪轮廓，再从处理后图像中提取能表征缺陷轮廓特征,并补全轮廓，从而实现计算机对柱体缺陷图像

4、面积的自动识别。该检测方法与其他检测方法相比，具有精度高、成本低、误差小，实时快速测量的优点。 1  实验系统与方法     本系统主要有CCD摄像头、图像采集卡、图像处理计算机等三个部分组成，图1为系统结构示意图。    1.1  CCD摄像头     CCD摄像头由光学镜头和图像传感器及相关电路组成，与待检测物垂直安装在的正前方。本文中使用的CCD为Akita(爱科)公司生产的DC-24型彩色摄像头，其主要性能指标如下：     1) 视频信

5、号制式：PAL     2) 有效像素数：752×582     3) 扫描面积：4.89mm×3.67mm     4) 信噪比：50分贝     5) 最低照度：0.6Lux，F1.2 1.2  图像采集卡     图像采集卡的主要作用是对CCD摄像头采集到的图像信号进行A/D转换，然后输入到计算机中。本文采用的图像采集卡为天敏公司生产的SDK2000型采集卡，其主要性能指标为：   

6、0; 1) PCI总线，兼容Windows即插即用(PNP)，安装简易。     2) 每秒可达30帧。     3) 显示分辨率可达640x480、24位真彩色。 2  从透视图像到平行投影图像的转换     每个镜头都有一定的景深,在景深范围内的物体均能清晰地成像。因柱体表面为曲面,其上各点到摄像头的距离各不相同,此时CCD摄像头所拍摄到的图像是依据透视变换关系将三维物体通过镜头成像在CCD敏感面上的二维平面图像,这里笔者称其为透视图像。这里计算实际面积必须进行从透视图像到平行投影图的转换。

7、其方法是:     图像水平旋转校正，利用hough变换找到柱体的轮廓边缘的轮廓直线和标记直线，将其旋转校正至水平。     图像垂直移位，将柱体中轴与图像中心线重合。尽管图像已经水平，但在图像中的柱体部分或上或下偏移图像中心，这就需要将图像中的柱体部分移至图像中央，即图像中轴线与柱体中轴线重合。根据以标定的标尺和照片上标尺的实际大小可以确定相机至柱体的距离，可以算出柱体对应的角，又已知柱体半径，根据照相点和投影点的关系可以将圆柱体表面还原，再以圆柱中心对应等距离照相点投影到该面上的投影就是我们要求的。这就将柱体中轴与图像中心线重合。

8、     图像垂直校正，将曲面图形转换成平面图像。求出脱粘面的边缘轮廓坐标，这样利用轮廓在中轴线上横坐标(以图中心为坐标原点)值i不变，垂直于中轴线上的纵坐标值j按照r*asin(j/r);（r为柱体柱体半径），将缺陷面的轮廓还原成平面上的实际轮廓大小，利用matlab工具箱中的函数求出轮廓内的象素点的个数. 3  图像预处理     柱体表面缺陷图CCD相机取出,记取在图像缓冲器上后,将灰度图像二值化,除去干扰,可进行缺陷轮廓提取。二值化以下的处理由计算机进行。以下,阐述图像的滤波、阈值的确定、缺陷轮廓提取及缺陷图像的复原

9、。     3.1 在图像拍摄过程中，由于光照不均而造成的亮度不均会严重影响图像的二值化，从而使图像边缘轮廓部分丢失，因此需要针对亮度不均进行校正，以便正确地分离出边缘轮廓，运用同态滤波对亮度不均进行校正，运用同态滤波使图像的光照得到了整体上的抑制，并使目标与背景的对比度有所改善。  （一）我国商业银行创新内审制度和模式的意义 1.有利于我国商业银行尽快与国际商业银行的惯例接轨。纵观国际上发达国家的商业银行无不具有一个相对独立、较高权威、强有力的内部审计监督体系。加入WTO后，市场竞争更加规范也更加激烈。商业银行作为市场竞争的主体，欲在市场竞争中立于不败

10、之地，务必要加强企业管理，特别是随着2006年我国入世承诺期结束的临近，各级商业银行为了逐步与国际惯例接轨，提升核心竞争力，关键就是要建立健全银行公司治理，而强化商业银行内部审计管理与控制、发挥内审增值作用是其中一个很重要的因素。 2.有利于加强商业银行内部营运资金管理。风险和收益是商业银行经营管理面临的最主要问题，高风险高收益、低风险低收益，商业银行要取得高收益，就必须面对高风险，而能否承担高风险则取决于风险管理能力。巴塞尔ll的核心内容是全面提高风险管理水平，即准确地识别、计量和控制风险，反映了当今世界先进的风险管理技术和监管理念与实践，风险管理在商业银行居于十分重要的地位。因此，开展以风

11、险为导向的内部增值型审计，是现代商业银行经营管理中内在的必然要求，也是推动和促进商业银行不断提高经营管理水平的有效手段。 3.有利于提高商业银行的经济效益。市场经济的激烈竞争促使银行向管理要效益。世界上先进的现代内部审计增值型审计，主要是对商业银行经营管理各方面的政策、规定的完善性和有效性进行评价，包括预测与决策、计划与组织、协调与调整、拓展与创新、监督与考核等多项内容，并针对管理中的薄弱环节提出具有针对性、建设性的意见和建议，目的是确保利润的最大化，使商业银行的资源得到最经济和最高效使用。因此，内部增值型审计对于商业银行降低成本、挖掘内部潜力、提高经济效益具有重要的促进作用。 （二）内审制度

12、和模式创新的具体实现途径 由上可知，商业银行内部审计工作是商业银行改革和发展取得顺利进行的重要保障，是整个商业银行工作必不可少的组成部分，对商业银行各项业务正常发展具有重要的意义。随着商业银行业务逐步向多功能、立体化方向发展，传统业务、新兴业务齐驱并进，内部审计的范围不断扩大，需要审计的工作量不断增加，审计质量要求更高。因此，必须创新我国商业银行内部审计制度和模式，其具体实现途径如下： 1.通过创新内审理念，提升商业银行内审价值。应当在有关法律中对内部审计进行明确规定，使人们对公司治理的关注从治理结构上升到公司治理的实质内容，认识到内部审计是公司治理的重要措施，使内部审计机构和人员得到银行应有

13、的重视，使内部审计的效用得以充分发挥，使内部审计参与到公司治理中，帮助银行改进风险管理体系，促进内部控制的改善，与董事会、高级管理层、外部审计师一起构成有效公司治理的四大基石之一。商业银行内部审计作为置身银行内部的一个部门，有着外部监管和审计无法替代的优势，既可对银行各项经济活动进行事前、事中和事后的全面审查，又可对有关问题进行经常、连续、系统深入的了解，从而为银行提供有价值的经营管理信息，帮助银行实现增值目标；同时，内部审计还可以通过完善自身管理机制，更新审计手段等改革措施，提高审计质量，节减审计成本，为银行增加价值。因此，传统的银行内审理念已不能完全满足银行经营管理的需要，应与时俱进，创新

14、内审理念，树立由“财务型审计”向“增值型审计”转变的观念，内审工作的重点应逐步由合规、真实性审计向效益、风险性审计发展，在原来财务收支审计纠错防弊的同时，应更加侧重于经营管理审计和经济效益审计，由原来事后审计变为事前控制、事中监督，全方位、多层次的动态审计，将内部审计渗透到商业银行管理的全过程。充分认识内部审计在风险管理、控制和治理程序中的评价和改进作用，实现内部审计的增值目标。具体来说： （1）内部审计部门可以通过对银行风险管理过程的充分性和有效性进行检查、评估和报告，帮助银行管理者发现并评价重要的风险因素，指出其控制缺陷，并提出改进意见，提供风险管理的有效方法和控制措施，帮助银行改进风险管

15、理与控制体系，规避经营过程中可能出现的风险损失，从而为银行增加价值（注：如德国联邦银行监管当局明确要求，内部审计部门一旦发现风险高的业务领域时，应及时反馈给董事会；新产品在正式推向市场前，必须经过一段时间的试用，由内审部门对业务流程及风险因素评估以后报董事会，并经全体董事会成员同意后方可投入市场）。 （2）内部审计部门可以通过评价银行内部控制状况，衡量内部控制体系的建立程度和有效性，寻找内部控制薄弱环节，向银行管理层和相关部门提出强化内部控制建设的措施，以防范和化解经营风险，提高经营管理水平，从而为银行增加价值。 （3）内部审计人员以其公认的道德操守和良好的职业技术，通过对银行治理程序的完整性

16、、有效性、合法性等做出结论，并提请银行负责人、管理人员和全体员工遵守法律、法规、道德和社会责任，推进银行依法管理经营，帮助银行完成各项治理目标，从而实现“增加价值”。内部审计部门还通过定期评价银行的道德氛围及其战略、战术、信息流通和为了实现期望的遵纪守法水平而采取的其他过程的有效性，披露银行内部违反道德规范、政策和其他不正当行为的嫌疑，规避道德和法律风险，从而为银行增加价值。 2.通过创新内审体制，为银行增加价值。内部审计隶属于谁，即受谁的领导，这在很大程度上决定了内部审计组织的独立性和权威性。一般地说，内部审计所隶属的层次越高，其权威性和独立性就越强，反之就越低。西方商业银行内部审计主要有受

17、董事会（或监事会）领导或其下设的审计委员会领导等形式。近几年来，我国商业银行也进行了内部审计体制改革的探索，应当肯定，改革的方向与目标是正确的，都有利于提高内审部门的独立性与权威性；但是，大多数商业银行的内部审计仍然是在行长领导下开展工作并直接对行长负责，形式上处于较高地位，但实际上陷入了自己监督自己的怪圈，没有实现真正意义上的独立，究其主要原因是良好有效的公司治理结构这个大前提没有解决。因此，必须按照良好有效公司治理机制的要求，进一步改革我国银行现有的内审体制。应当在商业银行中成立名副其实的能真正发挥其应有职能的董事会。在董事会设立之后，还应当改变内审部门的负责对象，使内审部门直接向董事会而

18、不向总行行长负责（注：美国花旗银行、美洲银行和纽约银行等国际著名银行都是采取这种模式，这些银行的内审部门甚至不向行长提供内审报告）。在具体操作上，可以在董事会中设立常设机构审计委员会，来代表董事会履行相关的职能。将内审部门的人事与财务管理权全部赋予董事会或它的审计委员会。在机构设置上，应全面上收各分支行设置内审机构的权力，将目前“金字塔”型的内审体系向“倒金字塔”型转变，总行内审机构阵容强大，可根据具体情况采取按业务品种或分布区域划分设立或交叉运用业务与区域两种模式设立，下设机构直接向总部内审部门负责并报告工作；总行以下的分支行一律不设内审机构，采取派出制或出于成本效益因素考虑可实行“内审外包

19、”。这种内审体制模式实现了内部审计的全行统一垂直管理，提高了内部审计的独立性、权威性和科学性，有利于内审部门从全行角度恰当确定审计范围、重点、时间和频率，更有效、更合理地支配内审资源。 3.通过创新内审方法和手段，为银行增加价值。银行是高风险的行业，外部监管、经营环节对银行强化风险防范，提高内控能力提出了全新的、更高的要求。入世后，我国的金融业将融入国际金融体系，将面临更大的风险。这就迫切要求商业银行重视审计风险防范的研究，更新审计理念，增强审计人员的风险意识和责任意识。 （1）将风险导向审计引入商业银行内部审计领域，提升审计质量。风险审计是现代审计方法的最新发展，在商业银行内部审计领域的运用，不仅可以有效地控制商业银行的经营风险，增强内控能力，而且能够用来控制、降低审计风险。通过对商业银行管理行为、资产风险的分析和评价，全面把握被审主体的风险状况，并找出高风险的领域，在此基础上确定审计重点和审计频率，以便集中力量对高风险领域进行控制和管理，帮助和促进商业银行各级管理层提高管理水平，做到科学决策，有效地进