金屬平面材料（例如，鋼，鋁，銅板等）廣泛用于汽車制造，橋梁建筑，航空航天和其他支柱產(chǎn)業(yè)，為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和生活改善做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，加工設(shè)備的損壞或惡劣的工業(yè)環(huán)境不可避免地會(huì)導(dǎo)致金屬平面材料產(chǎn)品出現(xiàn)某些質(zhì)量問題。一些具有大面積或周期性特征的產(chǎn)品表面缺陷不僅影響后續(xù)生產(chǎn)，而且威脅終端產(chǎn)品的質(zhì)量，給制造企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和聲譽(yù)損失。表面缺陷區(qū)域的數(shù)量，程度和分布是決定工業(yè)金屬平面材料質(zhì)量的重要因素?；谡駝?dòng)聲調(diào)制，無線傳感技術(shù)和其他不同原理的損傷檢測(cè)方法已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的研究。但是，基于計(jì)算機(jī)視覺的表面缺陷檢測(cè)方法具有成本低，操作簡(jiǎn)便，性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，是在圖像表面發(fā)現(xiàn)和定位異常區(qū)域的最常用方法。硬件設(shè)施的發(fā)展以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)視覺檢查（AVI）設(shè)備已逐漸成為工業(yè)制造商提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的標(biāo)準(zhǔn)配置。

金屬平面材料（例如鋼，鋁，銅板和帶材）具有相似的外觀特征，具有統(tǒng)一的質(zhì)量要求，可以概括為“精確的尺寸，均勻的表面和光潔的表面”，這意味著板材的厚度和寬度應(yīng)符合規(guī)定的精度要求，表面應(yīng)清潔且無鱗，裂紋，劃痕，輥痕和氣泡等。金屬平面材料表面的缺陷不僅會(huì)損壞平面產(chǎn)品的外觀，而且可能成為應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)，成為破裂和腐蝕的根源。用于金屬平面材料表面缺陷的檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有兩個(gè)主要功能：缺陷檢測(cè)和缺陷分類。前者的目的是在工業(yè)生產(chǎn)過程中在線準(zhǔn)確地檢測(cè)和定位缺陷，而無需識(shí)別缺陷的類型，以便工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)缺陷的程度和頻率調(diào)整相應(yīng)的連鑄/軋制設(shè)備，從而盡快控制相似缺陷的大量擴(kuò)散，并有效避免質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，缺陷分類是識(shí)別和標(biāo)記檢測(cè)到的缺陷，以便最終產(chǎn)品的分級(jí)。分類精度直接由缺陷檢測(cè)的精度決定；因此，檢測(cè)系統(tǒng)的整體性能主要受到缺陷檢測(cè)過程中各種算法的準(zhǔn)確性，時(shí)間效率和魯棒性的限制，這是本文的重點(diǎn)。

金屬平面材料的在線表面缺陷檢測(cè)在生產(chǎn)過程中面臨以下嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：

（1）高表面反射率

鋼，鋁，銅帶和其他極薄帶的表面光滑，并且它們的高表面反射率易于帶來較高的光影區(qū)域；然后，灰度值不一致的現(xiàn)象增加了錯(cuò)誤邊緣檢測(cè)的可能性。

（2）偽缺陷干擾

偽缺陷（例如水滴，水布，雨水線，水霧以及在層流冷卻過程中產(chǎn)生的其他實(shí)際缺陷）會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)設(shè)備頻繁出現(xiàn)誤報(bào)。

（3）隨機(jī)彈性變形

由于連續(xù)的軋制設(shè)備振動(dòng)，軋制速度差，側(cè)導(dǎo)板異位，軋制速度波動(dòng)，類大氣湍流效應(yīng)等原因，隨機(jī)彈性變形會(huì)在電荷耦合器件（CCD）相機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)圖像失真。

（4）海量圖像數(shù)據(jù)

現(xiàn)實(shí)世界中生產(chǎn)線的高速，卷材更換的快節(jié)奏以及熱軋機(jī)中對(duì)細(xì)微缺陷檢測(cè)的需求，使得圖像采集前端連續(xù)生成大量圖像數(shù)據(jù)，其峰值速度高達(dá)5.12 Gbps ，這要求檢測(cè)算法必須在檢測(cè)精度，計(jì)算和可靠性之間達(dá)到良好的平衡。

在不同的工藝中，不同類型的工業(yè)設(shè)備的工藝操作使表面紋理有很大的差異，相應(yīng)的金屬板和帶材也具有不同的檢測(cè)難度。下圖列出了金屬平面材料的三個(gè)典型表面圖像。左側(cè)是無缺陷的圖像，右側(cè)顯示了幾個(gè)典型的缺陷或偽缺陷圖像，例如鱗片，渣痕，裂紋，劃痕，毛刺和連鑄坯表面上的照明不均勻；在熱軋帶鋼表面上有輥痕，劃痕，夾渣，夾雜物，孔洞和氧化皮；冷軋帶鋼表面的酸洗，腐蝕，波紋，污點(diǎn)，凹坑和孔。這些圖像都是使用線性陣列掃描CCD相機(jī)從現(xiàn)實(shí)世界的生產(chǎn)線上獲取的。