用于涂层预测、施涂和检查的实时数字增强成像制造技术

提供用于涂层预测、施涂和检查的数字增强成像的系统和方法。数字成像和处理设备提供对所获取的数字成像数据的图像获取、处理和显示，以允许用户辨别除了可以通过使用肉眼来观察涂层或基材而辨别的变化以外的变化。数字成像和处理设备还可以提供涂覆前和涂覆后检查能力以及涂层预测能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本公开要求于2014年3月12日提交的美国临时专利申请号61/951,603的优先权和权益，所述专利申请的全部内容通过引用结合在此。
本公开涉及用于执行与涂层和显示有关的数字图像处理的系统和方法，并且更具体地涉及提供用于涂层预测、施涂和检查的实时数字增强成像的系统和方法。
技术介绍
在一些应用中，由用户施涂到基材(例如，金属基材的表面)上的涂层(例如，油漆)的结果厚度对于提供所期望的性能(例如，对基材的适当保护)而言可能是至关重要的(或者至少是重要的)。例如，对于防止对在海洋应用中使用的金属基材的腐蚀而言，实现所施涂的涂层的指定厚度是至关重要的。在例如如海洋应用和油气管道应用等应用中使用自检涂层。自检涂层通常包括提供对涂层性质(比如，厚度)的视觉指示(例如，肉眼可见或不可见的)的涂层(例如，液体或粉末)。作为示例，可以在施涂涂层时或者在施涂涂层之后提供对涂层性质的视觉指示。根据实施例，例如，涂层的颜色可能随着所施涂的厚度的变化而变化。以此方式，在用户施涂涂层时，用户能够执行某种水平的自检。也就是说，在将涂层施涂到基材上时，用户可以以可视方式观察涂层的颜色，以尝试判定厚度是否正确。然而，用户通过使用肉眼来观察涂层从而辨别颜色的变化(以及，因此，涂层薄膜的变化)的能力是有限的。通过将这种系统和方法与在本申请的其余部分中参照附图而阐述的本专利技术的实施例进行比较，常规、传统和所提出的方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。
技术实现思路
公开了提供用于涂层预测、施涂和检查的数字增强成像的系统和方法。尽管许多实施例被描述为“实时”地发生，但是应当理解的是，既可以实时地又可以在图像处理或分析时具有延迟地使用在本文中所描述的系统和方法。实时数字成像和处理设备提供对所获取的数字成像数据的实时图像获取、处理和显示，以允许用户辨别除了可以通过使用肉眼观察来辨别的变化以外的变化(例如，被施涂到基材上的自检涂层的厚度的变化)。实时数字成像和处理设备还可以提供涂覆前和涂覆后检查能力以及涂层预测能力。另外地，系统和方法的各种实施例可以提供实时数字增强成像方法，包括但不限于对以下各项的使用：校准、光学镜头、受控光源、立体视觉、多光谱成像(例如，可能感兴趣的是经由多光谱分析进行的实时和静止图像涂层检查两者)、数字识别(例如，使用QR码)、基于位置和取向的服务、具有设计的着色异常的涂层、固定式设备、便携式设备、远程设备、以及可穿戴设备。功能可以包括但不限于：可记录性、不可记录性、点检测、混合比确定、非接触颜色匹配、同色异谱预测、光源校准、基材校准、涂层校准、显示校准、量化、可定义的偏差、可定义的容差、目视薄膜厚度确定、轮廓识别/确定、以及非接触薄膜厚度计量(即，量化的薄膜厚度)。本专利技术的实施例提供了一种方法。所述方法包括：获取被施涂到基材上的涂层的实时数字成像数据；对所述实时数字成像数据执行实时数字图像处理，以生成增强的实时数字成像数据，其中，所述增强的实时数字成像数据提供在数字成像数据中的颜色之间的增强的差异，并且其中，在所述增强的实时数字成像数据中的每一种颜色与所施涂的涂层的厚度相关；以及显示所述增强的实时数字成像数据的可视化表示。本专利技术的另一个实施例提供了一种方法。所述方法包括：对待涂覆基材进行数字成像，以获取数字成像数据；对所述数字成像数据进行数字处理，以增强所述数字成像数据，由此生成增强的数字成像数据；对所述增强的数字成像数据进行数字处理，以量化表面特性(比如，在基材上的污染或者基材变化)的水平；以及显示所述表面污染水平的可视化表示以及所述增强的数字成像数据的可视化表示中的至少一个可视化表示。本专利技术的实施例提供了一种方法。所述方法包括：获取已经被施涂到基材上的涂层的实时数字成像数据；对所述实时数字成像数据执行实时数字图像处理，以生成增强的实时数字成像数据；以及显示所述增强的实时数字成像数据的可视化表示，其中，所述增强的实时数字成像数据提供对视觉外观的增强。本专利技术的实施例提供了一种方法。所述方法包括：在涂层已经被施涂到基材上之前，获取所述涂层的实时数字成像数据；对所述实时数字成像数据执行实时数字图像处理，以生成增强的实时数字成像数据；以及显示所述增强的实时数字成像数据的可视化表示，其中，所述增强的实时数字成像数据提供对视觉外观(例如，对生产中的或者在容器中的湿油漆的检查)的增强。本专利技术的进一步实施例提供了一种方法。所述方法包括：在数字成像和处理设备上选择至少一种颜色；对待涂布物体(例如，房间的内部)进行数字成像，以使用所述数字成像和处理设备来获取数字成像数据；使用所述数字成像和处理设备来对所述数字成像数据进行数字处理以便：在所述数字成像数据中将待喷涂的所述物体的所述不同的表面彼此分割并且在所述数字图像数据中应用所述至少一种颜色到所述表面中的一个或多个表面上以生成增强的数字成像数据；以及在所述数字成像和处理设备的显示屏幕上显示所述增强的数字成像数据的可视化表示。将从以下说明和附图中更加全面地理解本专利技术的这些和其他优点和新颖特征及其所展示的实施例的细节。附图说明图1展示了在将涂层施涂到基材上的同时监测在基材上的涂层的厚度的方法的示例性实施例；图2展示了实时数字成像和处理(RTDIP)设备的示例性实施例的系统框图；图3是图1的在将涂层施涂到基材上的同时使用图2的实时数字成像和处理设备来监测涂层的厚度的方法的示例性实施例的流程图；图4示出了在进行图像增强之前基材上的涂层的第一图像的示例性实施例以及在进行图像增强之后基材上的涂层的第二图像的示例性实施例；图5展示了可以用于执行图1和图3的方法的实时数字成像和处理(RTDIP)设备的若干示例性实施例；图6展示了在进行图像增强和量化涂层厚度之后所获取的基材上的涂层的图像的示例性实施例；图7展示了在涂料容器上可以被扫描并被用于选择实时数据成像和处理(RTDIP)设备的预置的代码的示例性实施例；图8展示了个人可以如何使用图1和图3的方法来远程地监测将涂层实时地施涂到基材上的示例性实施例；图9展示了在施涂涂层之前被污染的基材的增强图像(由RTDIP设备生成)的多个示例性实施例；图10是用于量化在待涂覆基材上的表面污染水平的检查方法的示例性实施例的流程图；图11展示了示例性实施例：在已经施涂涂层之后，实时数字成像和处理设备被用于检查所涂覆的表面并且显示示出了在所涂覆的表面上的局部点处的涂层厚度变化的增强图像；图12展示了示例性实施例：实时数字成像和处理(RTDIP)设备被用于使用多光谱成像来施涂并检查所涂覆的表面；图13展示了图12的实时数字成像和处理(RTDIP)设备的示例性实施例的系统框图；图14展示了房间的若干数字处理图像的示例性实施例，每一个图像数字地强加不同的颜色，示出了如果房间被涂布有不同的颜色的话房间将看起来如何；图15展示了房间的数字处理图像的示例性实施例，数字地强加两种颜色，示出了如果房间的第一部分被涂布有第一颜色并且房间的第二部分被涂布有第二颜色的话房间将看起来如何；图16展示了公路上的交通场景的数字处理图像的示例性实施例，突显了具有特定颜色的车辆；以及图17示出了在进行图像处理之前商店场景的第一图像的示例性实施例以及在进行图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定涂层厚度的处理器实现的系统，所述系统包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成用于：从被施涂到基材表面上的涂层材料中获取原始图像数据；增强所述原始图像数据中的颜色差异，以生成增强的图像数据；至少部分地基于所述增强的图像数据来获取与一个或多个光源相关联的光谱响应数据；获取所述涂层材料的涂层厚度数据；以及确定与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的所述涂层厚度数据之间的相互关系；一个或多个非瞬态机器可读存储介质，所述一个或多个非瞬态机器可读存储介质用于存储所述原始图像数据、所述增强的图像数据、所述光谱响应数据、所述涂层厚度数据、以及用于与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的所述涂层厚度数据之间的相互关系的数据结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.12 US 61/951,6031.一种用于确定涂层厚度的处理器实现的系统，所述系统包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置成用于：从被施涂到基材表面上的涂层材料中获取原始图像数据；增强所述原始图像数据中的颜色差异，以生成增强的图像数据；至少部分地基于所述增强的图像数据来获取与一个或多个光源相关联的光谱响应数据；获取所述涂层材料的涂层厚度数据；以及确定与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的所述涂层厚度数据之间的相互关系；一个或多个非瞬态机器可读存储介质，所述一个或多个非瞬态机器可读存储介质用于存储所述原始图像数据、所述增强的图像数据、所述光谱响应数据、所述涂层厚度数据、以及用于与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的所述涂层厚度数据之间的相互关系的数据结构。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于应用一个或多个图像处理滤波器来生成所述增强的图像数据。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述原始图像数据包括第一像素和第二像素；所述增强的图像数据包括对应于所述第一像素的第三像素以及对应于所述第二像素的第四像素；所述第一像素与在颜色空间中表示的第一颜色值相关联；所述第二像素与在所述颜色空间中表示的第二颜色值相关联；所述第三像素与在所述颜色空间中表示的第三颜色值相关联；所述第四像素与在所述颜色空间中表示的第四颜色值相关联；所述第一颜色值与所述第二颜色值之差小于阈值；并且所述第三颜色值与所述第四颜色值之差大于所述阈值。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述颜色空间由多个柱面坐标所定义。5.如权利要求3所述的系统，其中，所述颜色空间对应于色调-饱和度-明度颜色空间、色调-饱和度-值颜色空间、或者色调-饱和度-强度颜色空间。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一颜色值对应于在所述颜色空间中的第一色调值；所述第二颜色值对应于在所述颜色空间中的第二色调值；所述第三颜色值对应于在所述颜色空间中的第三色调值；并且所述第四颜色值对应于在所述颜色空间中的第四色调值。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述阈值等于30度。8.如权利要求3所述的系统，其中，所述颜色空间由多个正交坐标所定义。9.如权利要求3所述的系统，其中，所述颜色空间对应于红-绿-蓝颜色空间或者青-品红-黄-黑颜色空间。10.如权利要求3所述的系统，其中，所述第一颜色值对应于在所述颜色空间中的第一点；所述第二颜色值对应于在所述颜色空间中的第二点；所述第三颜色值对应于在所述颜色空间中的第三点；所述第四颜色值对应于在所述颜色空间中的第四点；所述第一颜色值与所述第二颜色值之差对应于所述第一点与所述第二点之间的第一距离；并且所述第三颜色值与所述第四颜色值之差对应于所述第三点与所述第四点之间的第二距离。11.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：确定与在同所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的涂层厚度数据之间的所述相互关系相关联的公式；以及使用所述公式来计算用于所述相互关系的所述数据结构。12.如权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：使用线性回归方法至少部分地基于与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据以及所述涂层材料的涂层厚度数据来确定所述公式。13.如权利要求11所述的系统，其中，在给定所述基材表面以及所述一个或多个光源的情况下，所述公式表明涂层厚度有关于光谱响应。14.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：执行光谱响应测量，以获取所述光谱响应数据；执行厚度测量，以获取所述涂层厚度数据；以及生成用于与所述一个或多个光源相关联的光谱响应数据和所述涂层材料的涂层厚度数据之间的相互关系的数据结构；其中，所述数据结构包括用于存储所述光谱响应数据的一个或多个光谱响应字段以及用于存储所述涂层厚度数据的一个或多个涂层厚度字段，在所述数据结构中所述光谱响应数据被映射到所述涂层厚度数据上。15.如权利要求14所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：从被施涂到测试表面上的涂层材料中获取测试图像数据；增强所述测试图像数据中的颜色差异，以生成增强的测试图像数据；至少部分地基于所述增强的测试图像数据来确定测试光谱响应数据；至少部分地基于所述测试光谱响应数据来处理在所述光谱响应字段和所述涂层厚度字段上运行的数据库查询；以及根据所述数据库查询来输出所述涂层材料的测试厚度。16.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置成用于实时地获取所述原始图像数据。17.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置成用于执行一个或多个图像处理操作，以实时地生成所述增强的图像数据；其中，将所述增强的图像数据连同与涂层相关的元数据一起用于进行与超出容差的条件相关联的警告操作和通知操作。18.如权利要求17所述的方法，其中，所述一个或多个图像处理操作包括以下各项中的一项或多项：颜色映射、对比度调处、直方图均衡化、亮度控制、使用空间卷积核的掩模、滤波、压缩、阈值化、卷积、关联、分割、多光谱带比值法、强度-色调-饱和度(IHS)变换、空间卷积滤波、定向滤波、图像相减、图像放大、分层、聚焦、散焦、镜像、以及空间对准。19.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于显示所述增强的图像数据。20.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：扫描代码以识别所述涂层材料，并且选择一个或多个预定图像处理操作以及与所述涂层材料相关联的一个或多个预定参数以用于生成所述增强的图像数据。21.如权利要求20所述的系统，其中，与所述涂层材料相关联的所述一个或多个预定参数包括一个或多个校准因子。22.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于执行校准过程，以使一个或多个基材表面、一种或多种涂层材料、或者一个或多个光源与标准相关。23.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：对所述待涂覆的基材表面进行成像，以获取基材成像数据；增强所述基材成像数据中的颜色差异，以生成增强的基材成像数据；以及处理所述增强的基材成像数据，以量化在所述基材表面上的污染水平。24.如权利要求23所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于显示所述污染水平的可视化表示。25.如权利要求23所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于显示所述增强的基材成像数据的可视化表示。26.如权利要求23所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于处理所述增强的基材成像数据以识别在所述基材表面上的一种或多种类型的污染。27.如权利要求23所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于在对所述基材表面进行成像之前选择与特定类型的污染物相关联的检查预置。28.如权利要求23所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于处理所述基材成像数据以计算所述待涂覆的基材表面的面积。29.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于：对包括所述待涂覆的基材表面的物体进行成像，以获取基材成像数据；在所述基材成像数据中将所述物体的多个原始表面彼此分割，所述原始表面包括所述基材表面；在所述基材成像数据中将一种或多种颜色应用到所述原始表面上，以生成增强的基材成像数据；以及显示所述增强的基材成像数据的可视化表示。30.如权利要求29所述的系统，其中，将所述一种或多种颜色存储在所述一个或多个非瞬态机器可读存储介质中。31.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于调整被应用到所述基材成像数据上的滤波器、掩模和层中的一者或多者，以指向用户可接受的特定颜色。32.如权利要求31所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于至少部分地基于所述一个或多个光源来执行对滤波器、掩模和层中的一者或多者的实时调整。33.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于选择并应用光泽类型到所述基材成像数据上。34.如权利要求29所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被进一步配置成用于处理所述基材成像数...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·雅杰科，
申请(专利权)人：晓温威廉姆斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US