一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法。该方法基于四步相移法恢复三维形貌后进行图像处理的鼠标底面前脚垫和后脚垫的漏贴、多贴、贴歪的快速检测。该方法搭建了特定的视觉系统，获取四张受物体表面调制的相移正弦图像和八张相应的格雷码，并对脚垫区域三维恢复后进行图像处理，最终在交互界面中输出结果。本发明专利技术可以实现一键式检测，并且具备极高的准确率以及实用性，可以嵌入到自动化生产流程中，贴合工业生产需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法


[0001]本专利技术属于物体三维重建的机器视觉领域以及传统方案图像处理领域。具体涉及一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法。

技术介绍

[0002]机器视觉技术是指用电脑来实现人的视觉功能，其需要在合适的照明条件下，利用相机获取目标的二维图像，并对图像进行相应的处理，最终得出结论。由于其具有精确、快速、高效、稳定等突出优点，因此基于机器视觉技术的目标检测方法目前已经有了较为成熟的应用。
[0003]其中目标缺陷检测技术是机器视觉检测的一个重要分支。它是利用计算机视觉技术，通过对图像进行处理和分析，实现对目标表面缺陷的识别。在工业生产中，基于机器视觉的目标缺陷检测技术已经广泛应用于纺织品、汽车零部件、半导体、光伏组件等产品的缺陷检测中，大大提升了制造业的质检效率。
[0004]对于鼠标脚垫的缺陷检测来说，其缺陷分为贴歪和多贴、漏贴这几种。
[0005]对于贴歪的检测目前的技术是通过对获取的二维图像首先进行脚垫的识别与提取，然后通过获得脚垫位置与一些标志点(比如鼠标上的一些特征)的距离来判断是否存在贴歪的情况。但这种方案往往存在以下问题：
[0006]a.脚垫位置识别不准：在二维图像上对脚垫进行识别是一个比较困难的事情，尤其是脚垫本身颜色和鼠标底面颜色相近甚至相同时，此时一些根据颜色判别的方法(比较常见的有在RGB或HSV颜色空间中进行阈值分割来提取出颜色不同的位置)的鲁棒性就会很差，且受到外界光照影响严重。而一些目标检测算法，比如针对前脚垫圆形的霍夫圆检测算法，首先其比较耗时，其次由于这类检测算法很难检测同心圆，而鼠标底面是有一个圆形卡槽用来放脚垫的，所以当脚垫放在圆环中时大概率是同心或者接近同心的情况的，此时检测的鲁棒性就会受到影响。况且对于鼠标后脚垫这种不规则形状来说，很难做到对其准确的定位。
[0007]b.精度问题：脚垫的贴歪偏移量大概是几个毫米，而一般的标志点与脚垫位置差距在几厘米甚至十几厘米，所以脚垫贴歪这种大概1％偏移量的影响很容易淹没在距离测量的噪声里，无法体现出来。
[0008]对于多贴、漏贴的情况，目前二维的图像完全无法解决这种问题，因此没有这方面的技术。从原理上来讲，对于二维图像来说贴一个脚垫与贴多个脚垫、不贴脚垫在图像上是近乎没有区别的，除非多贴的脚垫存在错位现象(就算如此其错位也不会很明显)或漏贴脚垫与鼠标颜色有极大差异。因此引入三维特征，对脚垫区域的高度进行检测是唯一的解决方案。
[0009]目标三维表面恢复技术是一种利用计算机技术对物体表面进行三维重建的技术。它可以通过多种方式实现，例如结构光、激光扫描、双目立体视觉等。
[0010]在工业制造、医疗、文化遗产保护等领域，三维表面恢复技术都有着广泛的应用。
例如，在工业制造中，三维表面恢复技术可以用于产品设计、质量检测等方面；在医疗领域，三维表面恢复技术可以用于手术导航、病灶分析等方面；在文化遗产保护方面，三维表面恢复技术可以用于文物数字化保护等方面。

技术实现思路

[0011]为解决现有技术中的问题，本专利技术提出了一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法。本专利技术将三维形貌的测量加入到检测方法中，用于提供目标的三维信息，并且也提供了相应的数据处理手段。
[0012]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：
[0013]根据本申请实施例的第一方面，本专利技术提供了一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特包括以下步骤：
[0014]步骤一：搭建包含相机、投影仪的视觉系统，并与处理器进行通信连接；
[0015]步骤二：当视觉系统收到检测命令时，控制相机和投影仪连续采集鼠标底面的四张正弦相移图片和8张格雷码图片，并传入处理器内存；
[0016]步骤三：处理器根据步骤二采集到的图像，对鼠标底面前、后脚垫处进行快速三维形貌恢复，得到三维点云数据；
[0017]步骤四：对三维点云数据进行相应的图像处理，最终获取脚垫位置的高度、位置坐标信息，用于对鼠标样品是否存在漏贴、多贴、贴歪进行判断；
[0018]步骤五：将最终结果输出。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述步骤三包括以下子步骤：
[0020]从12张图像中分别截取前脚垫区域(包含左右两个圆形前脚垫和两个脚垫中间的鼠标底部区域)和后脚垫区域(包含不规则的后脚垫以及一些边缘的鼠标底面区域)；利用四步相移法恢复每个区域的三维形貌，得到脚垫区域的三维点云数据；所述的利用四步相移法恢复每个区域的三维形貌，具体包括图像去噪预处理、包裹相位图计算、图像的格雷码二值化编码解算、解包裹图像解算。
[0021]根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测装置，该装置包括：
[0022]视觉系统，其包括相机、投影仪；当视觉系统收到检测命令时，控制相机和投影仪连续采集鼠标底面的四张正弦相移图片和8张格雷码图片，并传入处理器内存
[0023]处理器；与视觉系统通信连接；用于存储和处理视觉系统采集到的图像，对鼠标底面前、后脚垫处进行快速三维形貌恢复，得到三维点云数据；对三维点云数据进行相应的图像处理，最终获取脚垫位置的高度、位置坐标信息，用于对鼠标样品是否存在漏贴、多贴、贴歪进行判断。
[0024]根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
[0025]一个或多个处理器；
[0026]存储器，用于存储一个或多个程序；
[0027]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
[0028]根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算
机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
[0029]本专利技术鉴于鼠标底面是一个特征稀疏(双目立体视觉恢复三维特征主要依赖于双目特征匹配)的表面，并且为适应工业检测的速度要求，本专利技术采用了结构光法中的四步相移法对目标进行三维恢复。四步相移法通过投影一系列相移光栅图像对物体表面进行编码，然后对编码后的图像进行解码，从而得到物体表面的三维信息。四步相移法具备以下优点：
[0030]1.精度高：四步相移法可以通过多次相移来提高重建精度，从而得到更加精确的三维信息。
[0031]2.稳定性好：四步相移法可以通过多次相移来提高重建稳定性，从而得到更加稳定的三维信息。
[0032]3.适用性广：四步相移法可以适用于不同类型的物体表面，例如金属、塑料、玻璃等。
[0033]4.成本较低：四步相移法所需的设备和材料成本较低，因此可以在不同领域得到广泛应用。
[0034]本专利技术的有益效果是：本专利技术将三维形貌的快速测量加入到检测方法，获取到了目标的深度信息，以此实现对鼠标底面缺脚垫、多脚垫、歪脚垫的检测。该方案具备速度快、准确率高、鲁棒性高，可以直接加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：搭建包含相机、投影仪的视觉系统，并与处理器进行通信连接；步骤二：当视觉系统收到检测命令时，控制相机和投影仪连续采集鼠标底面的四张正弦相移图片和8张格雷码图片，并传入处理器内存；步骤三：处理器根据步骤二采集到的图像，对鼠标底面前、后脚垫处进行快速三维形貌恢复，得到三维点云数据；步骤四：对三维点云数据进行相应的图像处理，最终获取脚垫位置的高度、位置坐标信息，用于对鼠标样品是否存在漏贴、多贴、贴歪进行判断；步骤五：将最终结果输出。2.根据权利要求1所述的基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特征在于，所述步骤一包括以下子步骤：1.1)投影仪正对鼠标样品所在平面放置，保证其所投影的图像清晰；相机与投影仪成一定角度斜拍鼠标样品，且调整角度使得鼠标样品整体处于相机景深范围内，保证成像清晰；构建支撑结构用于安装投影仪与相机，并在投影位置固定一个鼠标外形模具，用于固定鼠标样品位置；1.2)视觉系统与处理器通信连接，用于进行后续图像处理。3.根据权利要求2所述的基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特征在于，所述步骤1.1)中，将投影仪与相机的对应外部IO接口进行焊接；两个设备共VCC接口以及GND接口，投影仪的输出信号接口接入相机输入信号接口，相机输出信号接口介入投影仪输入信号。4.根据权利要求1所述的基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特征在于，步骤二包括以下子步骤：打开投影仪，此时投影仪内存中预先刻录有4张正弦相移图像和8张格雷码图像，图像顺序为先为4张正弦相移图像，后为8张格雷码图像；初始化相机，然后调节相机曝光和数字放大参数，并使相机处于等待检测命令状态；当收到检测命令后，相机输出触发信号到投影仪，投影仪接收到触发信号后开始准备投影内存中的第1张图片，投影开始时投影仪输出触发信号到相机，相机收到触发信号后立刻开始曝光，并获取图像到相机内存中，此时再将相机内存中的图像保存至处理器内存中；保存完成后相机再次输出触发信号，以此往复，依次拍摄受到鼠标表面调制的4张正弦相移图像和8张格雷码图像，直至拍摄并保存完成12张图像。5.根据权利要求1所述的基于三维形貌恢复的鼠标前后脚垫缺陷快速检测方法，其特征在于，步骤三包括以下子步骤：从12张图像中分别截取前脚垫区域和后脚垫区域；利用四步相移法恢复每个区域的三维形貌，得到脚垫区域的三维点云数据；所述的利用四步相移法恢复每个区域的三维形貌，具体包括图像去噪预处理、包裹相位图计算、图像的格雷码二值化编码解算、解包裹图像解算。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢星宇，邱翌，应王雷，
申请(专利权)人：宁波利安科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：