一种寻找成像系统最优工作参数的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种寻找成像系统最优工作参数的系统和方法，系统包括控制模块、n路驱动电路、n组电机、n组精密转动台、PC机、光源产生模块以及至少一个相机，n路驱动电路、n组电机与n组精密转动台一一对应，n为成像系统工作参数的数目，相机与控制模块分别与PC机进行数据连接，光源产生模块的控制端和n路驱动电路的控制端分别与控制模块电性连接，n路驱动电路的输出端分别与对应电机的控制端电性连接，n组电机分别带动对应的精密转动台旋转，通过n组精密控制台的旋转分别调节成像系统的n个工作参数。本发明专利技术解决了现有技术主观性强、准确率低以及耗时耗力的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种寻找成像系统最优工作参数的系统和方法
本专利技术属于成像系统
，特别涉及了一种寻找成像系统最优工作参数的系统和方法。
技术介绍
使用相机和光源构成的成像系统是人们用于拍摄产品，继而实现对产品进行无损分析的主要设备，它提供一种很好的无损检测手段，使得人们能够快速地分析产品的质量。使用前，人们需要对例如相机光圈、相机焦距、相机角度、光源角度等参数进行设定，结果一旦固定，那么在正常的、长期的检测过程中，对于一批产品而言，这些参数一般是不用再进行修正的。在前期的参数设置过程中，这些参数的设定是一个非常麻烦的问题，人们现有的方法往往是依靠人工经验，不断尝试调整这些参数，然后用肉眼的方法对拍摄到的图片判断是否变得清晰，在光源越多的情况下，这种工作有的时候甚至需要好几天。这种方法不仅主观性大，而且耗时耗力，效果有时也不是很理想。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本专利技术旨在提供一种寻找成像系统最优工作参数的系统和方法，解决现有技术主观性强、准确率低以及耗时耗力的问题。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：一种寻找成像系统最优工作参数的系统，包括控制模块、n路驱动电路、n组电机、n组精密转动台、PC机、光源产生模块以及至少一个相机，n路驱动电路、n组电机与n组精密转动台一一对应，n为成像系统工作参数的数目，相机与控制模块分别与PC机进行数据连接，光源产生模块的控制端和n路驱动电路的控制端分别与控制模块电性连接，n路驱动电路的输出端分别与对应电机的控制端电性连接，n组电机分别带动对应的精密转动台旋转，通过n组精密控制台的旋转分别调节成像系统的n个工作参数；所述主控模块接收PC机下发的控制指令，并根据该控制指令，通过n路驱动电路和n组电机驱动n组精密转动台的旋转，相机将不同工作参数下拍摄的图像传送给PC机，PC机根据接收到的图像数据寻找出成像系统的最优工作参数。进一步地，成像系统的工作参数包括相机角度、相机光圈、相机焦距和光源照射角度。进一步地，该系统还包括电源模块和触发开关，触发开关采用轻触自锁的微动开关，电源模块的输出端经触发开关与控制模块的供电端相连，当触发开关闭合，电源模块为控制模块供电，系统开始工作。进一步地，该系统还包括分别与控制模块相连的发光模块和发音模块，发光模块和发音模块用于显示系统的工作状态。进一步地，所述发光模块采用发光二极管，所述发音模块采用蜂鸣器。进一步地，所述驱动电路的型号为L298，所述电机的型号为BYGH42，所述精密转动台的型号为KS332-12，所述光源产生模块采用HF-HX12050环形光源发生器。基于上述系统的成像系统最优工作参数的寻找方法，包括以下步骤：(1)将成像系统的各工作参数的运动范围归一化；(2)初始化粒子群搜索算法，设置m个粒子，随机设置粒子在归一化的各工作参数的位置，并设置粒子群搜索算法的最小变化阈值、最大寻优次数和初始粒子运动步长的自适应最大倍率；(3)按照设置的m个粒子位置，PC机生成控制指令，控制模块根据控制指令驱动n组精密转动台旋转，从而使成像系统的各工作参数到达设定的位置，并拍摄该位置下的待测对象的图像，每一个粒子对应一张图像；(4)对m张图像进行适应度评价，找出当前搜索批次中的最优粒子和所有搜索批次中的历史最优粒子；(5)判断搜索结束条件，若连续q个搜索批次的粒子最优值小于设定的最小变化阈值，或者当前搜索次数大于设定的最大寻优次数，则判断搜索结束，转入步骤(7)，否则转入步骤(6)；(6)对粒子群进行更新，然后返回步骤(3)；(7)输出最优粒子，PC机按照最优粒子生成控制指令，控制模块根据控制指令驱动4组精密转动台旋转，从而使成像系统的各工作参数到达最优位置，进行拍摄。进一步地，步骤(4)的具体过程如下：(41)计算当前搜索批次的自适应变化适应度的倍率：上式中，Am2(i)为第i次搜索的自适应变化适应度的倍率，Am1(i)为第i次搜索的粒子运动步长的自适应最大倍率，且Am1(i)≥1，Ttm为最大寻优次数，Am1为初始粒子运动步长的自适应最大倍率；(42)采用邻域灰度差分法计算当前搜索批次m张图像中的每个点与周围的区分度之和：上式中，为第i次搜索中的第j张图像中的每个点与周围的区分度之和，j＝1,2,…,m，(x,y)表示图像中的像素点坐标，D为图像中像素点的集合，表示第i次搜索中的第j张图像在(x,y)处的灰度值；(43)将作为当前搜索批次每个粒子的适应度，将当前搜索批次中适应度最小的粒子作为当前搜索批次的最优粒子，将当前搜索批次以前的所有批次中适应度最小的粒子作为历史最优粒子。进一步地，在步骤(6)中，按下式更新粒子群：上式中，为第i搜索批次中第j个粒子的速度，为第i搜索批次中第j个粒子的位置，j＝1,2,…,m，Bi为第i搜索批次中的最优粒子，Bh为历史最优粒子。进一步地，在更新粒子群时，需要对粒子速度进行如下限制：上式中，J为粒子运动的最小步长，J的取值为精密转动台的最小刻度对应的归一化数值。采用上述技术方案带来的有益效果：本专利技术基于现有的电子技术和人工智能技术，采用客观的评价清晰度的算法，全自动快速寻找相机和光源最优参数，结果不仅客观精确，而且节省了劳动力和时间，降低了成本，还提高了下一步图像处理的准确率。附图说明图1是本专利技术的系统组成框图。图2是本专利技术的系统工作示意图。图3是本专利技术的方法流程图。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。如图1、图2所示，一种寻找成像系统最优工作参数的系统，硬件部分用于控制相机、光源等参数的变化，采集相应的对象照片，提供分析的计算资源。其结构包括电源模块、触发开关、发光模块、发音模块、控制模块、驱动电路、电机、精密转动台、相机、光源产生模块和PC机。本实施例以1个光源产生模块与1个相机组成的成像系统来进行说明。如图2所示，电源模块、触发开关、发光模块、发音模块、控制模块、驱动电路集中在一个控制板内，该控制板与PC机沟通，驱动电机，带动精密转动台的旋转，从而调节相机的光圈、焦距、角度，以及光源的照射角度等参数。在本实施例中，电源模块用于对整个系统进行供电，本实施例中采用的是220V的交流电源转24V和5V的模块电源，其中24V为给电机使用，5V为给电路板使用。触发开关为控制电源打开和关闭时使用，采用的是轻触自锁的微动开关。发光模块用于显示硬件的工作状态，正常或者报警，采用的是全彩的发光二极管。发音模块用于显示硬件的工作状态，采用的是普通蜂鸣器。控制器模块用于接收PC机的控制指令，控制驱动电路驱动电机的运行，然后带动精密转动台的运动，从而改变相机的光圈、焦距、角度，以及光源的照射角度的参数，它还控制发音模块、发光模块的工作，采用的是STM32F107芯片。驱动电路用于根据控制模块的指令驱动电机的工作，采用的是4路L298的驱动电路。电机用于在驱动电路的驱动下，带动精密转动台，采用的是4个BYGH42的高精密步进电机，并且其精度等于精密转动台。精密转动台用于在电机的带动下，进行微小的转动，从而带动与之连接的相机的光圈、焦距、角度，以及光源的照射角度的参数，采用的是4个KS332-12型，最大行程为12mm,精度为0.5um，4个旋转平台分别对应相机光圈、相机焦距、相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：包括控制模块、n路驱动电路、n组电机、n组精密转动台、PC机、光源产生模块以及至少一个相机，n路驱动电路、n组电机与n组精密转动台一一对应，n为成像系统工作参数的数目，相机与控制模块分别与PC机进行数据连接，光源产生模块的控制端和n路驱动电路的控制端分别与控制模块电性连接，n路驱动电路的输出端分别与对应电机的控制端电性连接，n组电机分别带动对应的精密转动台旋转，通过n组精密控制台的旋转分别调节成像系统的n个工作参数；所述主控模块接收PC机下发的控制指令，并根据该控制指令，通过n路驱动电路和n组电机驱动n组精密转动台的旋转，相机将不同工作参数下拍摄的图像传送给PC机，PC机根据接收到的图像数据寻找出成像系统的最优工作参数。

【技术特征摘要】
1.一种寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：包括控制模块、n路驱动电路、n组电机、n组精密转动台、PC机、光源产生模块以及至少一个相机，n路驱动电路、n组电机与n组精密转动台一一对应，n为成像系统工作参数的数目，相机与控制模块分别与PC机进行数据连接，光源产生模块的控制端和n路驱动电路的控制端分别与控制模块电性连接，n路驱动电路的输出端分别与对应电机的控制端电性连接，n组电机分别带动对应的精密转动台旋转，通过n组精密控制台的旋转分别调节成像系统的n个工作参数；所述主控模块接收PC机下发的控制指令，并根据该控制指令，通过n路驱动电路和n组电机驱动n组精密转动台的旋转，相机将不同工作参数下拍摄的图像传送给PC机，PC机根据接收到的图像数据寻找出成像系统的最优工作参数。2.根据权利要求1所述寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：成像系统的工作参数包括相机角度、相机光圈、相机焦距和光源照射角度。3.根据权利要求1所述寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：该系统还包括电源模块和触发开关，触发开关采用轻触自锁的微动开关，电源模块的输出端经触发开关与控制模块的供电端相连，当触发开关闭合，电源模块为控制模块供电，系统开始工作。4.根据权利要求1所述寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：该系统还包括分别与控制模块相连的发光模块和发音模块，发光模块和发音模块用于显示系统的工作状态。5.根据权利要求4所述寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：所述发光模块采用发光二极管，所述发音模块采用蜂鸣器。6.根据权利要求1所述寻找成像系统最优工作参数的系统，其特征在于：所述驱动电路的型号为L298，所述电机的型号为BYGH42，所述精密转动台的型号为KS332-12，所述光源产生模块采用HF-HX12050环形光源发生器。7.基于权利要求1所述系统的成像系统最优工作参数的寻找方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将成像系统的各工作参数的运动范围归一化；(2)初始化粒子群搜索算法，设置m个粒子，随机设置粒子在归一化的各工作参数的位置，并设置粒子群搜索算法的最小变化阈值、最大寻优次数和初始粒子运动步长的自适应最大倍率；(3)按照设置的m个粒子位置，PC机生成控制指令，控制模块根据控制指令驱动n组精密转动台旋转，从而使成像系统的各工作参数到达设定的位置，并拍摄该位置下的待测对象的图像，每一个粒子对应一张图像；(4)对m张图像进行适应度评价，找出当前搜索批次中的最优粒子和所有搜索批次中的历史最优粒子；(5)判断搜索结束条件，若连续q个搜索批次的粒子最优值小于设定的最小变化阈值，或者当前搜索次数大于设定的最大寻优次数，则判断搜索结束，转入步骤(7)，否则转入步骤(6)；(6)对粒子群...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯，陈炜峰，毛鹏，胡伟，兰晶晶，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32