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基于机器视觉的输送带破损检测算法

李泽潭;苗长云;李现国;曾庆锴

【摘要】针对矿用输送带运行过程中容易出现表面损伤的工程背景，利用机器视

觉技术法，提出了一种基于多结构元素的改进抗噪形态学输送带破损检测算法。该

算法通过引入矢量边缘检测法和多结构元素相结合的方法，能够有效地检测破损的

灰度图像边缘，且具有良好的抗噪性能。实验结果验证了该检测方法的有效

性。%Fortheengineeringbackgroundofmineconveyorbeltproneto

damagethesurfaceinrunningprocess,animprovednoisemorphology

conveyorbeltbreakagedetectionalgorithmbasedonmultiplestructure

elementsisdevelopedwithmachinevisiontechnology.Byintroducingthe

vectoredgedetectionalgorithmandcombiningwithmultiplestructure

elements,thealgorithmcaneffectivelydetectthedamagedgrayimage

edge,andhasgoodnoiseresistance.Theexperimentalresultsverifythe

effectivenessoftheproposeddetectionmethod.

【期刊名称】《天津工业大学学报》

【年(卷),期】2014(000)003

【总页数】4页(P66-68,79)

【关键词】输送带;形态学滤波;破损故障;机器视觉;破损检测

【作者】李泽潭;苗长云;李现国;曾庆锴

【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院，天津300387;天津工业大学电

子与信息工程学院，天津300387;天津工业大学电子与信息工程学院，天津

300387;中山大学信息科学与技术学院，广州510006

【正文语种】中文

【中图分类】TP277

输送带是继轮胎之后的第二大橡胶工业产品，是带式传输机牵引和运载的重要部件，

运行过程中由于老化、载荷量增加、接头硫化不好、被障碍物划伤等原因而发生故

障.如果输送带故障得不到及时的检测和处理，将造成重大断带或纵向撕裂等安全

事故，导致停产、运输物料的损耗、设备的损坏和人员伤亡，严重影响安全生产

[1-4].而破损故障是输送带主要故障形式之一，因此对输送带破损故障的实时检测

具有重要经济效益.由于机器视觉技术具有数字化和非接触等特点，基于视觉技术

的输送带状态检测开始受到关注[5-9].利用机器视觉技术对输送带进行检测既可以

降低劳动强度，又可以提高检测效率，有助于企业安全高效的运转[10-11].本文主

要研究输送带表面破损故障的机器视觉在线检测方法，提出了一种基于多结构元素

的改进抗噪形态学输送带破损检测算法.

输送带的铺设长度大，特别是在井下，工作条件差，很容易引起损坏.常见的损坏

形式有多种边缘分层、溃烂、缺损与开裂、长距离纵向撕裂、深度划伤、空洞、大

面积磨损、覆盖胶鼓包或起皮、接头内在缺陷等.而本文主要研究输送带溃烂、深

度划伤、空洞、大面积磨损等破损故障的检测算法，它们的共同特点是破损故障处

的像素点有明显的梯度变化且表现为横向、纵向和不规则网状的方向性.但由于输

送带本身或者外界干扰等原因不可避免地引入大量噪声，含噪声的像素点也会有明

显的梯度变化.噪声点的分布是孤立的，其灰度值突变与相邻像素点没有相关性；

而破损像素点的分布特点是灰度值突变且与相邻像素点有较强相关性.因此可以用

形态学中具有一定形状的结构元素去提取输送带破损故障.

2.1形态学基本运算

膨胀和腐蚀运算是形态学的基本运算，灰度图像的形态学腐蚀和膨胀分别定义为

[12-15]

式中：Df和Db分别为f和b的定义域.对于灰度图像形态学开、闭运算的表达式

分别为：[12-15]

根据形态学运算，引入形态学边缘算子E（x，y），则按照形态学构造的膨胀型

Es（x，y）、腐蚀型Ec（x，y）、膨胀腐蚀复合运算Esc（x，y）的图像边缘检

测算子（形态学梯度算子）分别为

2.2改进的抗噪形态学边缘算子

抗噪型的形态学边缘检测算子包括：抗噪开闭膨胀型边缘检测算子Fd（x，y），

抗噪开闭腐蚀型