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研究生: 吳佳霖
Chia-ling Wu
論文名稱: 應用灰階共變異矩陣於PVC卡片刮痕瑕疵檢測之研究
Study of Scratch Defect Inspection of PVC Card by Using Gray Convariance Matrix Method
指導教授: 蔡明忠
Ming-Jong Tsai
口試委員: 徐勝均
Sheng-Dong Xu
吳明川
Ming-Chuan Wu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 自動化及控制研究所
Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 影像處理PVC卡片灰階共變異矩陣影像對位刮痕瑕疵
外文關鍵詞: image process, PVC card, gray covariance matrix, Image registration, scratch defect
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現今PVC卡片的瑕疵種類眾多,例如:刮痕、沾污、毛削、漏印等,其中低對比刮痕是屬於較難檢測的瑕疵,常需要藉由人工手持PVC卡片在強烈光源下,再經由翻轉不同角度來檢查刮痕瑕疵。因此,在長時間檢測之下對於品管人員的體力都是負擔,也間接影響檢測品質。因此,本研究運用電腦視覺來設計刮痕瑕疵的自動化檢測技術來取代人工檢驗,並促進國內產業的PVC卡片品質能向上提升。本論文提出一套基於灰階共變異矩陣之PVC卡片刮痕瑕疵檢測。檢測分為三個主要階段:取像與影像對位、刮痕瑕疵影像檢測與刮痕瑕疵的分析。在影像對位方面,首先建立一個標準影像作為圖形比對的基準,然後利用最小平方法找出待測影像的水平(X)與垂直(Y)偏移量。在刮痕瑕疵影像檢測方面,本研究應用灰階共變異矩陣的特徵參數來進行圖形比對,以達到PVC卡片刮痕瑕疵檢測目的。在刮痕瑕疵分析方面,本研究利用影像標記與Blob面積法去分析刮痕影像,並計算刮痕的面積大小。本研究利用22個檢測樣本之實驗結果,其瑕疵檢出率為91%。在檢測影像大小為320 × 240 像素作為輸入影像,平均檢測時間約0.209秒。因此,本研究方法可應用於PVC卡片刮痕之瑕疵檢測。


Nowadays, there are many types of defects on PVC cards, such as scratch, stain, particle, missing printing and so on, in which the low-contrast scratch is difficult to detect. Such a defect needs an inspector with a strong light source and illumination with different angles for the quality inspection. Therefore, the inspector may be tired for the quality inspection after long time working. This study develops an automation scratch defect detection technology to replace manual inspection by use computer vision.This paper presents scratch defect inspection of PVC cards by using Gray Convariance Matrix Method. The detection system includes three major stage: image acquisition registration, image processing/scratch defect detection and defect analysis. During Image registration stage, a standard image is created as a graphic comparison template. Then, the least squares method is used to find the horizontal (X) and vertical (Y) offset for matching with least difference error. During Scratch defect detection stage, this study employs gray covariance matrix to compare the both images in order to detect the scratch defect of a PVC card. During Scratch defect analysis stage, the label and the Blob methods are used to analyze images, and calculate the statistical size of detected scratches. The experimental results from 22 tested samples, the successful rate of 91% is achieved. The average processing time is about 0.209 seconds for an image size of 320×240 pixels. Therefore, the proposed method could be employed to detect the scratch defects of a PVC card.

摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究方法 2 1.4 本文架構 3 第二章 文獻回顧與相關理論探討 5 2.1 文獻回顧 5 2.2 影像前處理相關技術 17 2.2.1 色彩影像轉換[14] 17 2.2.2 影像直方圖等化[15] 18 2.2.3 影像二值化 19 2.3 影像對位處理 24 2.4 影像標籤化與利用特徵參數分割 28 2.5 灰階對應圖建立與觀察 31 2.6 灰階共變異矩陣 33 第三章 實驗系統架構 38 3.1 實驗平台架構 38 3.2 視覺取像系統 39 3.2.1 CCD數位彩色攝影機 39 3.2.2 光學鏡頭(Lens)與IEEE-1394影像擷取卡 40 3.2.3 光源設備 40 3.2.4 個人電腦配備 40 第四章 PVC卡片刮痕瑕疵實驗結果與討論 41 4.1 實驗步驟 41 4.2 人機介面介紹 42 4.3 實驗方法介紹 45 4.3.1 待測影像對位 45 4.3.2 比對視窗u × v大小的參數決定 48 4.3.3 臨界值 瑕疵判斷參數 52 4.3.4 Blob面積法篩選 55 4.4 忽略影像對位之PVC卡片刮痕瑕疵檢測結果 56 4.5 局部的PVC卡片刮痕瑕疵檢測結果 62 4.6 灰階共變異矩陣之圖形比對能力測試 73 4.7 PVC卡片刮痕瑕疵檢測結果 87 第五章 結論與未來研究方向 93 5.1 結論 93 5.2 未來研究方向 94 作者簡介 97

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