【图像检测】基于支持向量机SVM算法实现金属表面缺陷分类与测量matlab代码

1 简介

针对人工检测金属表面缺陷效率低,主观意识强,无法长时间工作等缺点,提出一种基于支持向量机监督检测,分类以及测量的金属表面缺陷的方法,并使用Matlab软件设计一个图形用户界面(GUI),便于检测人员使用.研究中先对工厂采集的图像进行Gabor滤波和对比度增强的前处理.然后使用方向梯度直方图(HOG)和灰度共生矩阵(GLCM)进行特征提取,为后续提高检测准确率打下基础.最后对于每种缺陷类型都采用270张图片进行模型训练,利用训练好的模型对测试图片进行测试.实验结果表明,最终3种缺陷类型的总正确率为88.9%,该检测方法能够有效地检测出金属表面缺陷.

2 部分代码

c2='Sc_72';
c1='.\NEU surface defect database\';
c3='.bmp';
c=[c1,c2,c3];
a6=imread(c);
ma=max(max(a6));
mi=min(min(a6));
for ii=1:200 
   for jj=1:200
       a6(ii,jj)=255*double(a6(ii,jj)-mi)/double(ma-mi);
   end
end
figure(1),imshow(a6,[]);
a6=adapthisteq(a6);
figure(1),imshow(a6,[]);
Gaborfiter=Ga(1.57,10);
aaa=filter2(Gaborfiter,a6,'valid');
%figure(1),imshow(aaa,[]);
%aa=imgaborfilt(a5,10,0);
%bb=imgaborfilt(a2,10,90);
bb=Ga(0,25);
bbb=filter2(bb,a6,'valid');

cc=Ga(0.785,25);
ccc=filter2(cc,a6,'valid');

dd=Ga(2.36,25);
ddd=filter2(dd,a6,'valid');

%figure(2),imshow(aa,[])
h=fspecial('average',5);
ab=filter2(h,abs(abs(aaa)+abs(ddd)-abs(bbb)-abs(ccc)));
ab=filter2(h,ab);
ab=uint8(fix(255*ab./max(max(ab))));
%ab=im2bw(ab,graythresh(ab));

aaa=uint8(fix(255*abs(aaa)./max(max(abs(aaa)))));

ss=thres(ab);
ab1=im2bw(ab,ss/255);
%figure(2),imshow(a6,[]);
%[bw,thres]=edge(ab,'log');
% s=strel('disk',2);
% ab=imerode(ab,s);
[B,L]=bwboundaries(ab1);
[x,y]=size(B);
mm=0;
for i=1:x
   ll=length(B{i});
   if ll>mm
     mm=ll;
   end
end
if mm<110
  fprintf('缺陷是点\n'); 
  xi=zeros(x,1);
  yi=zeros(x,1);
  xx=zeros(x,1);
  yy=zeros(x,1);
  xc=zeros(x,1);
  yc=zeros(x,1);
  lll=zeros(x,1);
   for i=1:x
     lll(i)=length(B{i});
     ll=length(B{i});
     if ll>10
       for ij=1:ll
         xi(i)=xi(i)+double(ab(B{i}(ij,1),B{i}(ij,2)));
         yi(i)=yi(i)+double(ab(B{i}(ij,1),B{i}(ij,2)));
         xx(i)=xx(i)+double(ab(B{i}(ij,1),B{i}(ij,2))).*B{i}(ij,1);
         yy(i)=yy(i)+double(ab(B{i}(ij,1),B{i}(ij,2))).*B{i}(ij,2);
       end
     end
  xc(i)=xx(i)./xi(i);
  yc(i)=yy(i)./yi(i);
   end
xc=xc(~isnan(xc));
yc=yc(~isnan(yc));
figure(4),imshow(a6);
hold on;
plot(yc+12,xc+12,'*');
[dd,bb]=size(xc);
fprintf('一共有%d以上个点',dd);
else
 %ab1=bwmorph(ab1,'thin',5);
%   ss=thres(a6);
%   ab1=im2bw(a6,ss/255);
 figure(3),imshow(ab1);
 a6(1:12,:)=[];
 a6(177:188,:)=[];
 a6(:,1:12)=[];
 a6(:,177:188)=[];
 mu1=uint8(ab1).*a6;
 mu2=uint8(1-ab1).*a6;
 t0=mu1(mu1~=0);
 m1=mean(t0);
 t1=mu2(mu2~=0);
 m2=mean(t1);
 MAPPING=getmapping(16,'riu2');
 %lbps=lbp(a6,2,16,MAPPING,'hist');
 %predict_label = svmclassify(svmModel,lbps); 
 if m1<m2+20
 fprintf('缺陷是斑点\n');
 figure(5),imshow(mu1);
 all=bwarea(ab1);
 pro=all/176/176;
 fprintf('斑点所占总比为%.3f',pro);
 figure(4),imshow(a6);
 hold on;
 for k = 1:length(B)
   boundary = B{k};
   plot(boundary(:,2), boundary(:,1), 'r', 'LineWidth', 2)
 end
 else  
      ss=thres(a6);
      ab1=im2bw(a6,ss/255);
   %ab1=im2bw(a6,graythresh(a6));
   ab1=imclose(ab1,strel('square',5));
   ab1=bwmorph(ab1,'thin',5);
   %[B,L]=bwboundaries(ab1);
   ab1=edge(ab1,'Canny');
   figure(5),imshow(ab1);
   hold on;
   
 fprintf('缺陷是划痕\n');
[H,T,R] = hough(ab1,'RhoResolution',5,'Theta',-90:0.1:89.9);
 P=houghpeaks(H,35,'threshold',ceil(0.3*max(H(:))));
 lines = houghlines(ab1,T,R,P,'FillGap',5,'MinLength',7);
 point=zeros(length(lines),4);
 ang=zeros(length(lines),1);
   for k = 1:length(lines)
  xy = [lines(k).point1; lines(k).point2];
  plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');

  % Plot beginnings and ends of lines
  plot(xy(1,1),xy(1,2),'x','LineWidth',2,'Color','yellow');
  plot(xy(2,1),xy(2,2),'x','LineWidth',2,'Color','red');
  dis=sqrt((xy(1,1)-xy(2,1))^2+(xy(1,2)-xy(2,2))^2);
  if dis>30
  point(k,1:2)=lines(k).point1;
  point(k,3:4)=lines(k).point2;
  ang(k)=lines(k).theta;
  
  end
   end
   point(any(point==0,2),:)=[];
   ang(any(ang==0,2),:)=[];
   cen=zeros(length(ang),2);
   po=zeros(length(ang),4);
   an=zeros(length(ang),1);
   p1=zeros(length(ang),4);
   an1=zeros(length(ang),1);
   thm=mean(abs(ang));
   if abs(thm)<45
       thm=40;
   else
       thm=60;
   end

   p1(all(p1==0,2),:)=[];
   an1(all(an1==0,2),:)=[];
   le=length(cen);
   
   for kk=1:le
        cen(kk,1)=(point(kk,1)+point(kk,3))/2;
        cen(kk,2)=(point(kk,2)+point(kk,4))/2;
        point(kk,5)=cen(kk,1);
        point(kk,6)=cen(kk,2);
   end
   
       
       if thm==40
          [point,ind]=sortrows(point,5);
       end
       if thm==60
           point=sortrows(point,6);
       end
      
       
     anm=0;  
     cend=zeros(length(cen)-2,1);
     figure(6),imshow(a6);
     hold on;
     count=0;
    if thm==60   
       for kk=2:le
           if abs(point(kk-1,6)-point(kk,6))<5
              po(kk,:)=point(kk,1:4);
              an(kk)=ang(kk);
              anm=mean(an(1:kk));
           else
               count=count+1;
              po(all(po==0,2),:)=[];
              max_x=max(max(po(:,1)),max(po(:,3)));
              min_x=min(min(po(:,1)),min(po(:,3)));
              max_y=max(max(po(:,2)),max(po(:,4)));
              min_y=min(min(po(:,2)),min(po(:,4)));
        if anm>0
              plot(max_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
              plot(min_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');
              xy(1,:)=[max_x,max_y];
              xy(2,:)=[min_x,min_y];
              plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
       else
       plot(max_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
       plot(min_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');   
       xy(1,:)=[max_x,min_y];
       xy(2,:)=[min_x,max_y];
       plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        end
        dis=sqrt((max_x-min_x)^2+(max_y-min_y)^2);
              fprintf('第%d条划痕长%.2f\n',count,dis);
              po=zeros(length(ang),4);
           end
       end
    po(all(po==0,2),:)=[];
              max_x=max(max(po(:,1)),max(po(:,3)));
              min_x=min(min(po(:,1)),min(po(:,3)));
              max_y=max(max(po(:,2)),max(po(:,4)));
              min_y=min(min(po(:,2)),min(po(:,4)));
        if anm>0
              plot(max_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
              plot(min_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');
              xy(1,:)=[max_x,max_y];
              xy(2,:)=[min_x,min_y];
              plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        else
        plot(max_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
        plot(min_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue'); 
        xy(1,:)=[max_x,min_y];
       xy(2,:)=[min_x,max_y];
       plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        end
        count=count+1;
        dis=sqrt((max_x-min_x)^2+(max_y-min_y)^2);
              fprintf('第%d条划痕长%.2f\n',count,dis);
              fprintf('一共有%d条线\n',count);
      
    
    elseif thm==40
        for kk=2:le
           if abs(point(kk-1,5)-point(kk,5))<10
              po(kk,:)=point(kk,1:4);
              an(kk)=ang(kk);
              anm=mean(an(1:kk));
              %poi=mean(po(kk,1));
              %poj=mean(po(kk,3));
           else
%               an(kk)=ang(kk);
%                 anm=mean(an(1:kk));
%                 poi=mean(po(kk,1));
%                 poj=mean(po(kk,3));
               count=count+1;
               po(all(po==0,2),:)=[];
               max_x=max(max(po(:,1)),max(po(:,3)));
              min_x=min(min(po(:,1)),min(po(:,3)));
               max_y=max(max(po(:,2)),max(po(:,4)));
               min_y=min(min(po(:,2)),min(po(:,4)));
              
              
              
        if anm>0
              plot(max_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
              plot(min_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');
              xy(1,:)=[max_x,max_y];
              xy(2,:)=[min_x,min_y];
              plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        else
              plot(max_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
              plot(min_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');    
              xy(1,:)=[max_x,min_y];
              xy(2,:)=[min_x,max_y];
              plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        end   
              dis=sqrt((max_x-min_x)^2+(max_y-min_y)^2);
              fprintf('第%d条划痕长%.2f\n',count,dis);
              po=zeros(length(ang),4);
           end
              
        end
        
       po(all(po==0,2),:)=[];
              %poi=mean(po(:,1));
              %poj=mean(po(:,3));
              max_x=max(max(po(:,1)),max(po(:,3)));
              min_x=min(min(po(:,1)),min(po(:,3)));
              max_y=max(max(po(:,2)),max(po(:,4)));
              min_y=min(min(po(:,2)),min(po(:,4)));
       if anm>0
              plot(max_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
              plot(min_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');
              xy(1,:)=[max_x,max_y];
              xy(2,:)=[min_x,min_y];
              plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
        else
        plot(max_x,min_y,'x','LineWidth',2,'Color','green');
        plot(min_x,max_y,'x','LineWidth',2,'Color','blue');    
        xy(1,:)=[max_x,min_y];
       xy(2,:)=[min_x,max_y];
       plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');
       end
       count=count+1;
        dis=sqrt((max_x-min_x)^2+(max_y-min_y)^2);
              fprintf('第%d条划痕长%.2f\n',count,dis);
              fprintf('一共有%d条线\n',count);
    end
      
 end
end


clear;   

3 仿真结果

4 参考文献

[1]张旭等. "一种基于支持向量机的金属表面缺陷检测方法.". ​