一种基于机器视觉的全息输出工业相机制造技术

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的全息输出工业相机，包括滤光片切换模块，图像采集及处理模块，相机控制及数据传输模块。滤光片切换模块能够根据控制信号来自由切换集成在该模块中的红，蓝窄带带通滤光片。滤光片切换模块安装在图像采集及处理模块前端。该工业相机可以获取的每个图像像素在YUV色彩空间的色彩分量，既能够输出反映真色彩的彩色图像，又可以获取利于高精度计算的原始灰度信息。具有成本低廉，控制方便等优点，适用于机器视觉自动光学检测系统。

Holographic output industrial camera based on machine vision

The invention relates to a holographic output industrial camera based on machine vision, which comprises a filter switching module, an image acquisition and processing module, a camera control and data transmission module. The filter switching module can freely switch the red, blue narrow band bandpass filter integrated in the module according to the control signal. The filter switching module is installed at the front end of the image acquisition and processing module. The color components of each pixel in the YUV color space can be obtained by the industrial camera, which can not only reflect the true color of the color image, but also get the original gray information which is beneficial to the high precision calculation. The utility model has the advantages of low cost, convenient control, etc. the utility model is suitable for machine vision automatic optical inspection system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于机器视觉的全息输出工业相机，可应用于机器视觉检测领域。
技术介绍
工业相机在机器视觉应用中负责图像的采集，占据很重要的角色。传统的工业相机主要是两种：黑白工业相机，彩色工业相机。在需要对图像进行高精度的亚像素计算的应用中，一般是选择黑白工业相机来获取高精度的灰度原始图像。当需要对图像颜色信息进行分析计算时，就需要选择彩色工业相机来获取彩色的图像。传统的彩色工业相机获取的彩色图像是通过在黑白工业相机感光芯片前端加装一个Bayer滤光片（拜尔滤光片）。拜尔滤光片使得每个图像像素只能显示红、绿或蓝当中的一种颜色。但要形成彩色图像就需要相机能在每个像素都能输出红、绿和蓝这三种颜色，相机的处理单元根据目标像素临近像素的颜色分量来计算并插入目标像素缺失色彩的值。所以像素的色彩分量R，G，B三个值中只有一个真正来自工业相机的图像传感器，其它两个值都是由上述插值法计算出的估算值。在实际的视觉检测应用中，这些估算值不但干扰测量过程本身，而且繁琐的计算过程对于传输总线及计算机而言都会增加不必要的负载。一般的，解决上述彩色相机在应用中存在的问题的方法，使用红、绿、蓝三种颜色的LED光分别照射被拍摄物体，然后使用黑白工业相机分别拍摄三帧图像，分别获取红、绿、蓝信息。但是，这种方法在工业相机的基础上增加三种颜色的光源和对应的控制电路，增加了成本。其次，该方法只能获取图像的红、绿、蓝三种颜色分量，对于机器视觉处理最需要关注的灰度信息，只能通过红、绿、蓝三种颜色分量来计算假灰度信息，精确度差。所以在很多既需要获取被测物的色彩信息，又需要获取被测物的原始灰度信息来对被测物体进行亚像素计算的机器视觉应用中，上述传统方法就无法满足应用条件。
技术实现思路
为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种基于机器视觉的全息输出工业相机。能够根据需求直接获取原始灰度图像或者真色彩图像，将获取的图像数据通过工业相机的传输接口直接传输到与之相连的上位机。为实现以上目的，本专利技术提供以下技术方案：一种基于机器视觉的全息输出工业相机，包括滤光片切换模块，图像采集及处理模块，相机控制及数据传输模块。上述工业相机中：所述滤光片切换模块包括，可由压电传感器独立控制的打开或者闭合的红色窄带滤光片和蓝色窄带滤光片。所述的红色窄带滤光片可以且仅可以通过红色光线，所述的蓝色窄带滤光片可以且仅可以通过蓝色光线。上述工业相机中：所述图像采集及处理模块，负责将经过所述滤光片切换模块过滤后的光信号转换为电信号并通过数模转换器转换为数字信号。上述工业相机中：所述相机控制及数据传输模块，负责控制所述滤光片切换模块中滤光片的打开和闭合，并负责将所述图像采集及处理模块形成的图像数字信号通过相机接口上传到上位机。本专利技术通过引入滤光片切换模块，通过压电传感器驱动红蓝滤光片的切换可以获取同一点的红色颜色分量R，蓝色图像B以及灰度信息Y。根据公式G=(Y-0.299*x*R-0.114*y*B)/0.587（拍摄画面为白色，x，y设置为初始值1）；拍摄待目标物体时，设定x=G/R，设定y=G/B；根据公式U=0.436*(y*B-Y)/(1-0.114)+128；V=0.615*(x*R-Y)/(1-0.299)+128；由此，获取的每个像素在YUV色彩空间的色彩分量均是该像素的真实信息。本专利技术的有益效果在于：该专利技术所述的工业相机能够对外输出真色彩彩色图像信息，与传统彩色工业相机相比，该工业相机经计算机软件处理后的彩色图像失真性小；在提供彩色图像数据的同时还可以提供高质量的灰度图像数据；无需增加额外的控制部件，成本低。作为本专利技术的一种优选实施例，本专利技术可应用在自动光学检测系统上，既可以获取拥有真色彩的彩色图像，又可以获取计算精度高的灰度图像。附图说明图1为本专利技术所提供的工业相机的结构示意图。图2为本专利技术所提供的工业相机工作流程示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述：如图1所示，本专利技术实施的结构示意图，包括镜头2，工业相机3，与工业相机相连接的上位机4。工业相机3包括，滤光片切换模块，图像采集及处理模块，相机控制及传输模块。上位机4通过接口与工业相机3相连接，较优的，这里上位机一般选用PC。通过小孔成像原理，光线1在通过镜头2后在所述工业相机3的图像采集及处理模块的感光芯片上成像，通过对安装在镜头和图像采集及处理模块之间的滤光片片切换模块的控制，选择性获取图像的红色分量R，蓝色分量B和灰度值Y，通过系统软件进行计算，所述系统软件可由专业技术人员通过计算机编程语言编程实现，计算出图像每个像素在YUV色彩空间的色彩分量。如图2所示的流程图，本实施具体包括以下步骤：1.相机环境参数预处理，被摄目标物设定为一白色目标板，在上位机启动系统程序，按照程序设定，相机的控制及传输模块发送控制信号给滤片切换模块执行以下操作：仅开启红色滤光片。进一步，相机控制及传输模块发送曝光指令给图像采集及处理模块，图像采集及处理模块曝光一帧图像存储在相机的内存中。此帧图像的所有图像像素信息全部是红色分量信息R。在完成上述操作后，相机的控制及传输模块发送控制信号给滤片切换模块执行以下操作：仅开启蓝色滤光片。进一步，相机控制及传输模块发送曝光指令给图像采集及处理模块，图像采集及处理模块曝光一帧图像存储在相机的内存中。此帧图像的所有图像像素信息全部是蓝色分量信息B。进一步的，相机的控制及传输模块发送控制信号给滤片切换模块执行以下操作：关闭所有的滤光片。相机控制及传输模块发送曝光指令给图像采集及处理模块，图像采集及处理模块曝光一帧图像存储在相机的内存中。此帧图像的所有像素信息全部是灰度信息Y。相机的控制及传输模块将上述操作中存储的3帧图像上传到与之相连接的上位机，运行于上位机的系统软件对上传的图像数据根据公式计算出图像对应点的绿色分量信息G。计算公式如下：G=(Y-0.299*x*R-0.114*y*B)/0.587；其中(当拍摄目标物为白色时，平衡因子x=y=1)。并根据公式可以计算出，相机在拍摄实际目标拍摄物时的平衡因子，x，y的数值。计算公式如下：x=G/R；y=G/B；运行于上位机的系统软件将计算出的平衡因子x，y保存在相机的内存中，完成了上述操作，相机就可以对实际拍摄目标进行拍摄。相机在对实际拍摄目标的拍摄操作和上述步骤一致，这里不在赘述，每次拍摄3帧图像，相机程序根据公式计算出每个像素在YUV色彩空间的色彩分量。Y为关闭所有滤光片相机直接获取的灰度数据。计算公式如下：U=0.436*(y*B-Y)/(1-0.114)+128；V=0.615*(x*R-Y)/(1-0.299)+128；Y=Y；其中平衡因子x，y的数值为上述步骤4中计算并存储到相机内存中数值。由上述可见，本专利技术实施例提供的一种基于机器视觉的全息输出工业相机可以直接曝光灰度图像数据Y以满足高精度计算需求的应用，同时，在不增加任何外部设备的条件下可以获取YUV空间上的彩色图像数据以满足颜色检测的机器视觉应用场合。作为本专利技术的一种优选实施例，本专利技术可应用在自动光学检测系统上，即可以获取拥有真色彩的彩色图像，又可以获取计算精度高的灰度图像。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡跟本专利技术权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的全息输出工业相机，其特征在于，包括：滤光片切换模块，图像采集及处理模块，相机控制及数据传输模块；所述滤光片切换模块包括，压电传感器，由压电传感器控制打开或者闭合的窄带滤光片；所述窄带滤光片由一片红色窄带滤光片和一片蓝色窄带滤光片组成，用以在同一点上获取被摄目标的蓝色图像B、红色图像R的两个图像，并可以由所述压电传感器控制同时关闭两个滤光片获取被摄目标同一点的灰度图像信息Y，并由所述相机控制及数据传输模块将所述图像上传到上位机形成真色彩图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的全息输出工业相机，其特征在于，包括：滤光片切换模块，图像采集及处理模块，相机控制及数据传输模块；所述滤光片切换模块包括，压电传感器，由压电传感器控制打开或者闭合的窄带滤光片；所述窄带滤光片由一片红色窄带滤光片和一片蓝色窄带滤光片组成，用以在同一点上获取被摄目标的蓝色图像B、红色图像R的两个图像，并可以由所述压电传感器控制同时关闭两个滤光片获取被摄目标同一点的灰度图像信息Y，并由所述相机控制及数据传输模块将所述图像上传到上位机形成真色彩图像。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的全息输出工业相机，其特征在于，还包括：所述相机控制机数据传输模块，用于发送控制信号给所述滤光片切换模块中的压电传感器来实现滤光片的打开和闭合，并负责将所述图像采集及处理模块形成的图像数字信号通过相机接口上传到上位机。3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的全息输出工业相机，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献祖，
申请(专利权)人：上海方诚光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31