用于外表检测的图像处理方法技术

一种用于外表检测的方法，其利用参考图像和目标图像进行检测。在确定用于与目标图像直接进行比较的最终参考图像之前，提取参考图像和目标图像的轮廓，并根据一个表示目标图像的线性或二次变形的误差函数处理这些轮廓，从而导出目标图像相对于参考图像的包括位置、转角、比例的误差参数。利用得到的误差参数转换该参考轮廓。重复进行更新该误差参数和转换该参考轮廓的步骤直到该更新后的误差参数满足一个关于该目标图像的线性或二次转换因素的预定判据为止。之后，用该最后更新的参数将参考图像转换为最终参考图像以便直接与目标图像比较。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是将检测目标与作为其参考的一个预定参考图像进行比较以检测目标外表的方法。
技术介绍
日本专利公开号JP2001-175865公开了一种，其中通过与一个参考图像比较来检查一个目标图像，从而得到误差参数，即目标图像相对参考图像的位置、转角和比例。然后为了得到这些图像不公用的区域，利用如此获得的误差参数变换参考图像与目标图像匹配。最终，根据如此得到的区域值，确定该目标是否有一个外表缺陷，比如疵点、裂纹、斑点等。然而，上述依据该区分区域(differentiated area)的结果检测目标外表的方案很难补偿或消除可能存在的变形的影响，例如目标相对照相机移动引起的线性变换，或者是目标偏离照相机光轴引起的二次变换。导致的结果是目标可能被认为有缺陷，虽然实际并非如此。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术提供一种独特的外表检测方法，该方法能够可靠检测目标外表，同时能够补偿可能出现的线性或二次变形，而且减少了需要的计算量。根据本专利技术的图像处理方法，给一个目标拍照以提供一个目标图像用于与一个预定参考图像进行比较。接着，处理该目标图像用来提取它的轮廓从而建立一个目标轮廓，同时还将该参考图像处理成一个参考轮廓。接着，根据表示目标图像的线性或二次转换因素的最小二乘法误差函数处理所述目标轮廓和所述参考轮廓的数据，以便导出目标轮廓相对所述参考轮廓的包括位置、转角、比例在内的误差参数。接着，利用该得到的误差参数转换所述参考轮廓。重复上述更新误差参数和转换参考轮廓的步骤直到更新后的误差参数满足一个关于目标图像的一个线性或二次转换因素的预定判据为止。之后，利用该最新参数将参考图像转换为最终参考图像。接着，比较所述目标图像和最终参考图像，以便选择所述目标图像的像素，所述像素的灰度强度与所述最终参考图像的对应像素相差预定值或更大。最后分析这样选择出的像素，以判断目标图像是否不同于参考图像，如果目标图像与参考图像不同则提供一个缺陷信号。按照这种方法，可以将参考图像转换为最终参考图像，通过只根据不断更新的误差参数转换参考轮廓的一个循环可以真实而且简单地与目标图像比较。这样，与将参考图像本身连续转换的情况相比，在需要减少计算量的情况下就可容易地转换为最终参考图像。根据该结果，仅需要较少的计算量就可以补偿线性或二次转换因素，因此在减少硬件要求的情况下仍能进行可靠的外表检测。在一个最佳实施例中，先进行一个预处理，从已准备好的表示无缺陷目标的一个标准参考图像中准备一个参考图像。检查目标照片以确定一个帧，在该帧中所述目标外表与所述标准参考图像大体一致。接着，将所述帧内的目标与所述标准参考图像比较，从而得到目标相对于所述标准参考图像的包括位置、转角、比例的初步误差参数。接着，利用所述初步误差参数将所述标准参考图像转换为所述参考图像。由于上述预处理方法不需考虑线性或二次转换因素，因此可方便地准备出参考图像以用于随后根据最小二乘法误差函处理数据。目标轮廓和所述参考轮廓最好都是利用Sobel滤波描绘出一个边缘而得到的，该边缘沿着具有局部最大强度的、且方向角θ为-45°到+45°的像素，其中所述方向角(θ)由公式θ＝tan-1(R/S)表示，其中R是图像的像素在x方向的第一导数，S是图像的像素在y方向的第二导数。这有利于消除那些可能被认为是组成轮廓的不相关的线条，从而提高了检测的可靠性。此外，目标轮廓和参考轮廓可由下列步骤获得不同程度地平滑所述目标图像和所述参考图像，从而建立一个第一平滑图像和一个第二平滑图像，区分该第一和第二平滑图像，从而建立一个不同数学符号的像素数组(anarray of pixels)，拾取由某一个数学符号表示同时与由另一种数学符号表示的至少一个像素相邻的像素，描绘这样拾取的像素从而得到该轮廓。该方法可以进一步包括以下步骤不同程度地平滑该照片从而建立一个第一照片和一个第二照片，区分该第一和第二照片从而建立一个不同数学符号的像素数组，并拾取相同符号的像素，从而提供仅由这样拾取的像素定义的一个检测区。所述目标图像仅在所述检测区与所述最终参考图像比较，从而在该检测区内选择像素，每个像素的灰度强度与所述最终参考图像的对应像素相差预定值或更大。它有利于消除背景噪音确定缺陷。在本专利技术中，最好参考一个耦合区对像素进行分析，在耦合区中所选择的每个像素布置成相邻关系。确定耦合区后，在所述耦合区内计算像素强度分布，并检查所述耦合区的几何图形。接着，根据该像素强度分布和所述耦合区的几何图形，将该耦合区分类为预定缺陷类型中的一种，以便由技术人员或装置确定输出该种类型的信息，对目标进行高级控制。本专利技术的这些和其他目的和优点将更清楚地体现在下面结合附图对优选实施例的描述中。附图说明图1是表示实现根据本专利技术一个最佳实施例的的一个系统的模块图；图2是表示上述处理方法的步骤的流程图；图3表示如何根据上述方法比较目标图像与参考图像；图4A示出具有正常外表的目标图像；图4B和4C示出具有线性变换外表的目标图像；图5A和5B示出具有二次变换外表的目标图像；图6是表示执行一个误差函数以便参照参考图像评估目标图像这样一种方案的示意图；图7示出了一个用于分析目标图像的耦合区域；图8表示一个用于说明本专利技术定义的各种可能缺陷的示例性参考图像；图9A至图9D是具有不同缺陷的目标图像；和图10A至图10D表示分别为图9A至图9D的目标图像确定的各种缺陷。具体实施例方式参考图1，图中示出根据本专利技术最佳实施例的一种用于检测外表的图形处理方法的系统。该系统包括照相机20和提供各种处理单元的微机40。照相机20对待检测的目标10拍照并输出一个由多个像素组成的灰度图像，每个像素都有灰度强度数值(grey-scale intensity digital value)并被存储在计算机的图像存储器41中。计算机包括一个临时存储单元42，该单元存储标准参考图像，该图像被认作原版和无缺陷目标并用来与从照相机20拍下的照片中提取的一个目标图像进行比较。在讨论该系统细节之前，先参考图2和图3对目标外表的检测方法进行简要说明。对目标拍照之后，从照片50中提取目标图像51，用标准参考图像60确定目标图像相对标准参考图像60的位置、转角、比例的初级误差参数。根据这样确定的初级误差参数，将标准参考图像60变换为与目标图像51大致重合的参考图像61。接着，分别从目标图像51以及从参考图像61提取轮廓从而提供目标轮廓52和参考轮廓62。利用轮廓52和62得到一个最终参考图像63，该最终参考图像考虑到了图像可能存在的线性变形(lineardeformation)或者二次变形(quadric deformation)，而且为了真实地检测实际缺陷，将该最终参考图像与目标图像进行比较。即，参考轮廓62被反复变换直到满足某个判据为止，从而消除图像线性或二次变形的影响。例如，目标图像的线性变形可从图4B和图4C中看到，这是图4A中的目标相对照相机移动的结果，而目标图像的二次变形可从图5A和图5B中看到，图5A是目标相对照相机光轴偏移的结果，图5B是照相机镜头变形的结果。在最终确定参考轮廓62满足判据之后，利用在转换参考轮廓62的过程中获得的参数得到最终参考图像63。接着，目标图像51与最终参考图像63进行比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于外表检测的图像处理方法，所述方法包括下列步骤：ａ）给一待检查的目标拍照片，以提供一目标图像，用于与一参考图像进行比较；ｂ）提取所述目标图像的一轮廓，以建立一目标轮廓；ｃ）提取所述参考图像的一轮廓，以建立一参考轮廓；ｄ）根据一最小二乘法误差函数处理所述目标轮廓和所述参考轮廓的数据，以导出包括该目标轮廓相对于所述参考轮廓的位置、转角、比例在内的误差参数，并利用该得到的误差参数转换所述参考轮廓；ｅ）重复步骤（ｄ）直到所述得到的误差参数满足一个预定判据为止，该判据表示所述目标图像的线性转换因素；ｆ）利用所述误差参数将所述参考图像转换为一最终参考图像；ｇ）比较所述目标图像和该最终参考图像，以选择所述目标图像的像素，所述各像素的灰度强度与所述最终参考图像的对应像素相差一预定值或更大；和ｈ）分析这样选择出的像素，以判断该目标图像是否不同于该参考图像，如果该目标图像与该参考图像不同则提供一缺陷信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桥本良仁，池田和隆，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]