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摘要：本文首先分析了系统技术要求，介绍了系统的总体方案，并分析了汽车外观缺陷检测系统的技术实现路线及本文完成的技术路线内容。之后，针对汽车外形宽大、图像采集复杂的特点，提出了一套有效的图像采集方案，能合理并合乎要求的采集汽车外观图像。根据系统的构成，从系统的硬件和软件方面对系统作了详细说明，包括软件模块的结构划分、模块功能介绍及各模块之间的相互关联等。
关键词：汽车、外观缺陷、自动检测、图像采集、预处理系统
引言：表面缺陷检测是机器视觉的重要应用领域之一。随着当今经济和工业的发展，很多方面对质量的要求越来越高，而且光学器件的进步，高精度相机和镜头等设备的出现，更为机器视觉识别表面缺陷提供了硬件的条件，这些都促使了机器视觉在表面缺陷检测领域的活跃研究与应用。
1 汽车外观图像采集方案
采集到完整清晰的汽车外观图像是整个系统的第一步，也是很重要的一步。只有采集到整辆汽车的全部外观图像，才能作为后续判断汽车是否有缺陷的依据，如果汽车外观有采集遗漏的地方，那么对汽车的缺陷判断都是不全面的，甚至会因为图像不全面而未检测到缺陷导致误判。采集图像的清晰度将会影响后面图像处理的效果和缺陷检测的精度，清晰度越高，越能发挥算法的效果，并且缺陷检测的精度也会越高。
要想采集到汽车全外观图像，就要将汽车的前部、后部、左侧、右侧、顶部这五个方位的图像都采集到，那么至少要从五个方向上采集。由于汽车尺寸很大，部分高档汽车长度甚至达到 6m，有些方位上的图像不可能用一张照片就能采集完，那样精度会很低，达不到检测的要求，那么就需要在一个方位上分多个点采集，甚至有些部位要单独采集（如特征比较复杂的轮毂和车灯），但是采集点过多会增加采集时间和后续图像处理时间。因此亟需设计一套有效的采集方案，使得即能从多个采集点采集到合乎精度和尺寸要求的图像，又能尽可能地减少整个采集时间，以达到系统该有的速度。
图像采集方案的流程，大致采集步骤如下：
（1）检测库前库门打开，人工驾驶待测汽车到指定位置；
（2）系统启动，确认车型，并读取每个方位的光电测距传感器，根据车型数据和传感器数值调整导轨和相机起始位置；
（3）汽车左侧和右侧方位同时开始采集，并根据车型在数据库中的信息，分段采集图像；
（4）汽车前部和后部方位同时开始采集，并根据车型在数据库中的信息，分段采集图像；
（5）汽车顶部方位分段采集图像；
（6）图像采集结束后，导轨和相机回到原始位置，检测库后库门打开，汽车出库。
2预处理系统软件模块设计
软件系统的设计是本系统设计的核心，也是后续汽车缺陷检测系统设计的核心。软件系统的主要功能是控制外围图像采集设备采集到完整的、高质量的汽车外观图像，整合图像处理算法，对采集到的图像进行图像处理以检测是否有缺陷，并对系统中的图像进行存储和显示以及系统在实验和检测期间相关数据在数据库中的保存与维护。
本系统在前期需要对各种车型进行实验，并为每种车型建立相应的数据库，因此软件系统还需要有较好的实验调试功能和数据库功能。并且本软件系统也考虑到后期缺陷检测功能，设计了日志记录功能、缺陷统计功能和缺陷在图像上的显示功能，并有着友好的人机交互界面。
2.1 图像采集模块图像采集模块是控制采集设备进行图像采集的部分，其主要任务包括如下几个：
（1）现场灯光环境控制：不同的车有不同的颜色，需要根据车型给予不同颜色的光照，并且拍摄过程中，不同的方位会要求不同的光照；
（2）相机参数设置：可以根据不同的要求重新设置相机的相关参数，如曝光时间、增益、亮度、触发方式等；
（3）控制相机位置：通过控制伺服控制器进而控制导轨位移，能够根据数据库的信息，定时定点的移动相机的位置，达到有条不紊的多方位、多点的控制相机位置和移动速度；
（4）实时采集图像：根据相机的位置，能在指定位置实时地采集图像，并传输回电脑进行存储和图像处理。
2.2 图像处理模块
图像处理模块是本系统的核心模块，其主要负责对采集到的图像进行图像处理任务（如图像去噪、图像配准、图像边缘检测），以及系统后续的缺陷检测功能也是在这一模块实现（如部分车身缺陷检测）。三种图像预处理方法：图像去噪、图像配准、图像边缘检测，并完成了部分车身的缺陷检测法。
2.3 信号控制与数据管理模块
信号控制与数据管理模块也是很重要的一个部分，其除了实现系统和外围设备的通信，还管理着系统运行的全部数据。其中很多数据是保存在数据库中，系统运行时根据车型和条件而调用，如：每种车型的颜色（用于调节灯光的颜色）、车身的长宽（用于设置相机起始拍摄位置）、每个方位需要的设置的采集点、每个采集点需要拍摄的图像数量等。该模块还负责着系统的运行状态的实时记录、保存着图像处理的数值参数、图像处理的结果等。本文的系统软件还需要实现便于用户建立和管理数据库、设置系统参数、手动控制图像采集系统进行前期实验、实时观察系统运行状态、图像处理后的结果显示等功能，因此要有着友好的人机交互界面，这些功能都是该模块需要完成的任务。
结束语：通过图像采集系统完成对汽车外观图像的采集，再对采集到的外观图像进行图像预处理（图像去噪、图像配准、以及图像边缘检测），为后续的汽车外观缺陷检测提供系统平台和技术支持，并且要在该系统的基础上实现后续的外观缺陷检测系统。因此，根据本系统的要求，结合自身具备的技术能力和硬件设备，并为了使得后面的缺陷检测系统的实现更加方便，最终确定了本文的图像采集及预处理系统的技术要求
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