Wavelet based method for edge detection of defect on coated board during production proccess

Abstract

RezimeDisertacija razmatra problem detekcije ivica defekata u slikama kartona upotrebom wavelet transformacije. Osobine wavelet transformacije, pre svega predstavljanje singulariteta u signalu malim brojem koeficijenata omogućava realizaciju efikasnog detektora ivica.U okviru ove doktorske disertacije dat je detaljan pregled postojećih detektora ivica baziran na diferenciranju i upotrebi Gausovog filtra. Veoma iscrpno su opisani i postupci zasnovani na wavelet transformaciju. Analizirani su načini poređenja predloženih sa drugim detektorima ivica i veoma su retki slučajevi u kojima autori primenjuju objektivne metode poređenja detektora, a i tada su rezultati komparacije zasnovani na sintetičkoj slici, zbog čega se izvedeni zaključci ne mogu generalizovati na realne slike. Ilustrovani su nedostaci klasičnog detektora ivica kada se primene na slike defekata.Predstavljene su najvažnije karakteristike wavelet transformacije i data je teorijska osnova detekcije singulariteta u signalu upotrebom wavelet transformacije.Kako karakteristike signala imaju uticaj na performanse detektora ivica, ispitivanjem slika defekata na kartonu izveden je matematički model ivice defekata. Na osnovu matematičkog modela i karakteristika slika defekata na kartonu ustanovljeno je da se bolji rezultat ostvaruje kada se u proizvod uključe tri skale wavelet transformacije, a ne samo dve kako je prvobitno predložno, jer je, pre svega, izraženije potiskivanje šuma.Zatim, pokazano je da se predloženi algoritam može primeniti na proizvoljan skup slika, pri čemu se na osnovu karakteristika slika može utvrditi početna skala za formiranje proizvoda koeficijenata wavelet transformacije. U nastavku, prikazane su i analizirane dostupne metodologije komparacije detektora ivica. Ustanovljeno je da se mora primeniti objektivna metoda zasnovana na korišćenju istinite mape ivica. Da bi se ostvarilo adekvatno poređenje, realizovana je baza od 50 slika defekata na kartonu sa odgovarajućim istinitim mapama ivica. Komparacija detektora ivica je izvršena i na osnovu postojeće baze svakodnevnih slika i slika iz vazduha (slike iz ptičje perspektive), kao i odgovarajućih mapa ivica. Za poređenje su izabrani klasični i najčešće korišćeni detektori ivica: Sobel, Canny i Marr-Hildreth, zatim dva detektora bazirana na wavelet transformaciji i noviji, često korišćen detektor ivica -SUSAN (eng. Smallest Univalue Segment Assimilating Nucleus) detektor.Komparacija detektora je pokazala da je predložena metoda detekcije ivica na kartonu superiornija u odnosu na sve navedene detektore ivica. Predloženi detektor daje nešto bolje rezultate i pri poređenju pomoću skupa svakodnevnih slika, kao i skupom slika iz vazduha. Metoda komparacije detektora ivica je proširena sa još dva poređenja.Dodat je šum svakodnevnim slikama kao i slikama iz vazduha i ustanovljeno je da predložena metoda ispoljava evidentno bolje rezultate kod slika sa prisutnim šumom, pri čemu razlika u performansama između predloženog i prvog sledećeg detektora raste kako opada odnos signal-šum.Ova doktorska dis...