一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统技术方案

本发明专利技术公开一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统，包括安装在检测工位中的视觉传感器，检测工位隔绝自然光呈现黑暗状态；视觉传感器包括光源和相机，光源呈条状或弧状用于在待测物表面产生均匀条状光带；相机采集条状光带；平移视觉传感器或待测物，令相机和待测物发生相对位置变化，相机获取多张图像；控制器按照多张图像的采集次序以及像素坐标系下感兴趣区域的位置变化量，将采集到的多张图像依次拼接，完成图像采集。本系统通过条形光源与相机相互配合，令视觉传感器与待测物之间产生相对运动，完成了对待测物表面的扫描式图像采集，通过图像拼接，实现了对待测物表面完整图像的获取，具有安装便捷、设备成本低、检测节拍高的特点。高的特点。高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统


[0001]本专利技术涉及视觉检测领域，具体涉及一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统。

技术介绍

[0002]现有的镜面、类镜面表面视觉检测方法通常使用外置光源打光，相机采集待测表面反射的光源图像，通过分析图像中光源被待测表面调制的变形程度来实现待测物形貌获取。由于待测表面镜面反射高于漫反射的特性，采集图像并不能直观拍到的真实待测面，而是被淹没在其反射的周围环境中，通过图像难以识别出待测表面的真实形貌。特别地，当待测表面尺寸较大时，如汽车涂装车身表面，通常要布置多个相机，每个相机采集多张图像，如专利文件CN110146507公开了一种汽车漆面表面外观缺陷检测系统及方法，该方案中，在车体前后左右布置了多部相机，为了拍摄全部车体表面信息，相机数量甚至多达三四十个，采集图像总数多达上万张，并且，光源也平行设置了很多个，设备成本高，检测效率低；由于光源尺寸较大，该方案需要移动光源，对于测量场地要求较多；与此同时，该方案虽然采用了多部相机并且采集多张图像，但是并未检查多个相机的视场范围是否已经覆盖到整个被测物，容易出现漏检，并且为了避免漏检，一味增加相机数量，也会造成系统冗余，增加图像处理数量以及设备成本。
[0003]在视觉测量应用过程中，待测物表面通常并非是光滑的平面/曲面，存在棱线、凹槽等表面特征，当相机、光源的位姿设置不合理时，这些特征容易被漏检，在视觉传感器被安装之后，核验待测区域是否被全面采集、无漏检是十分重要的环节，现有核验环节多为人工核验，效率较低，且镜面反射容易造成用眼疲劳，体验差且容易误判。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统，本系统通过条形光源与相机相互配合，令视觉传感器与待测物之间产生相对运动，完成了对待测物表面的扫描式图像采集，通过图像拼接，实现了对待测物表面完整图像的获取，具有安装便捷、设备成本低、检测节拍高的特点。
[0005]为此，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统，包括安装在检测工位中的视觉传感器，所述检测工位隔绝自然光呈现黑暗状态；
[0007]所述视觉传感器包括相对位置固定的光源和相机，二者均受控于控制器；
[0008]所述光源呈条状或弧状，其用于在镜面、类镜面的待测物表面产生均匀条状光带，所述条形光带在待测物表面的反射光能满足相机成像需求；
[0009]所述相机用于采集条状光带，在所采集的图像中，所述条状光带的延伸方向与像素坐标系的任一坐标轴大致平行，记图像中所述条状光带区域为感兴趣区域；
[0010]所述控制器安装在检测工位内部或者外部；
[0011]当待测物进入到检测工位中，平移视觉传感器或待测物，令相机和待测物发生相
对位置变化，记单次位移变化量为L；L＜条形光源的短边宽度值的1/2；多次相对位置变化，条状光带在所有待测物的待检测区域出现过；
[0012]所述相机和待测物发生相对位置变化，所述相机采图，如此循环获取多张图像；
[0013]所述控制器按照多张图像的采集次序以及像素坐标系下感兴趣区域的位置变化量，将采集到的多张图像依次拼接，完成镜面、类镜面物体表面图像采集。
[0014]进一步，多张图像依次拼接的方法为：
[0015]将像素坐标系中与感兴趣区域的延伸方向夹角更大的坐标轴记为特征轴；
[0016]当待测物平移，视觉传感器不动时，判断特征轴方向与待测物的平移方向是否一致，若一致，则将特征轴的反方向记为拼接方向；若不一致，则将特征轴的方向记为拼接方向；
[0017]当视觉传感器平移，待测物不动时，判断特征轴方向与待测物的平移方向是否一致，若一致，则将特征轴的方向记为拼接方向；若不一致，则将特征轴的反方向记为拼接方向；
[0018]保持第一张图像中个像素点的灰度值不变，将第i张图像中各像素点的坐标均沿所述拼接方向平移(i
‑
1)
×
D个像素，将平移后的各个像素点及其灰度值拼接到第一张图像并将拥有相同坐标的各个像素点的灰度值累加，形成拼接后的图像；
[0019]其中，i＝2，3，4
……
N，N为相机采集到的图像总数；
[0020]P为相机在当前工作距下的像素当量。
[0021]优选，条形光源的短边宽度值K为图像在特征轴方向上的像素总数。
[0022]为了便于识别图像中的目标特征，优选，利用以下方式，对拼接后图像中各像素点(u，v)的灰度值g
(u,v)
归一化处理，得到归一化后的各像素点灰度值g'
(u,v)
：
[0023][0024]其中min和max分别代表拼接后图像中的最小灰度值和最大灰度值。
[0025]作为本系统采集图像的一种应用：
[0026]利用拼接后的图像，判断图像采集系统获取的图像中是否存在漏检区域：
[0027]检查拼接后的图像中是否存在灰度值小于预设值的区域：
[0028]若存在，并且该区域所在的位置处并非孔洞时，则认为图像采集系统获取的图像中存在漏检区域，需要增加相机和/或条形光源，或者，调整相机和/或条形光源的安装角度、位置；
[0029]若不存在，则认为图像采集系统获取的图像中不存在漏检区域，当前图像采集系统无需调整。
[0030]进一步，对归一化处理后的图像进行阈值分割、特征识别，根据识别出的特征判断是否存在漏检区域，或者，根据识别出的特征判断待测物表面是否存在缺陷。
[0031]为了使条状光带区域尽量贯穿图像，使得条形光源的利用率实现最大化，优选，条形光源的长边安装方向与视觉传感器/待测物的平移方向之间的夹角处于90
°±
30
°
范围内；
[0032]感兴趣区域的延伸方向与像素坐标系的u轴或者v轴之间的夹角小于30
°
。
[0033]进一步，在检测工位中安装机器人或者直线滑台；所述机器人/直线滑台用于平移视觉传感器；
[0034]或者，在检测工位中，安装辊床，所述辊床用于平移待测物的。
[0035]进一步，当待测物尺寸较大或者待测区域有多个时，设置多个视觉传感器，所述多个视觉传感器分布在切平面上，所述切平面为与视觉传感器/待测物的平移方向相垂直的空间平面。
[0036]为了减少条状光带边缘区域噪声点对图像拼接造成的影响，优选，所述L取值为：
[0037]本专利技术具有以下有益效果：
[0038]本方法能够在待测物移动过程中，实现边移动边检测，待测物无需停止，不占用产线节拍；耗时短效率高。
[0039]本方法拼接出的图像，能够突出待测物体表面特征，从而更加直观地观察到待测区域内的特征，便于提高后续特征识别、缺陷检测的准确度；此外，利用本系统采集、拼接出的图像，能够体现出每个相机的有效检测区域，进而快速识别出是否存在漏检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镜面、类镜面物体表面图像采集系统，其特征在于：包括安装在检测工位中的视觉传感器，所述检测工位隔绝自然光呈现黑暗状态；所述视觉传感器包括相对位置固定的光源和相机，二者均受控于控制器；所述光源呈条状或弧状，其用于在镜面、类镜面的待测物表面产生均匀条状光带，所述条形光带在待测物表面的反射光能满足相机成像需求；所述相机用于采集条状光带，在所采集的图像中，所述条状光带的延伸方向与像素坐标系的任一坐标轴大致平行，记图像中所述条状光带区域为感兴趣区域；所述控制器安装在检测工位内部或者外部；当待测物进入到检测工位中，平移视觉传感器或待测物，令相机和待测物发生相对位置变化，记单次位移变化量为L；L＜条形光源的短边宽度值的1/2；多次相对位置变化，条状光带在所有待测物的待检测区域出现过；所述相机和待测物发生相对位置变化，所述相机采图，如此循环获取多张图像；所述控制器按照多张图像的采集次序以及像素坐标系下感兴趣区域的位置变化量，将采集到的多张图像依次拼接，完成镜面、类镜面物体表面图像采集。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：多张图像依次拼接的方法为：将像素坐标系中与感兴趣区域的延伸方向夹角更大的坐标轴记为特征轴；当待测物平移，视觉传感器不动时，判断特征轴方向与待测物的平移方向是否一致，若一致，则将特征轴的反方向记为拼接方向；若不一致，则将特征轴的方向记为拼接方向；当视觉传感器平移，待测物不动时，判断特征轴方向与待测物的平移方向是否一致，若一致，则将特征轴的方向记为拼接方向；若不一致，则将特征轴的反方向记为拼接方向；保持第一张图像中个像素点的灰度值不变，将第i张图像中各像素点的坐标均沿所述拼接方向平移(i
‑
1)
×
D个像素，将平移后的各个像素点及其灰度值拼接到第一张图像并将拥有相同坐标的各个像素点的灰度值累加，形成拼接后的图像；其中，i＝2，3，4
……
N，N为相机采集到的图像总数；P为相机在当前工作距下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭寅，姜硕，吴雨祥，尹仕斌，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：