[發明專利]一種用于高精度影像測量儀的自適應光源照明系統及方法

無效

• 申請號: 201010290301.4
• 申請日: 2010-09-25
• 公開（公告）號: CN101975357A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 周虎;楊建國;朱超;陳棟梁
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: F21S8/00
• 分類號: F21S8/00;F21V19/00;F21V23/00;H05B37/02;G01B11/00;F21Y101/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明涉及影像測量系統中的光源照明，特別是涉及一種用于高精度影像測量儀的自適應光源照明系統及方法。

背景技術

光源照明系統是影像測量系統中最關鍵的部分之一，其主要目標是以合適的方式將光線投射到被測物體上，突出被測特征部分的對比度。光源對成像質量有很大的影響，光源的均勻性、幾何形狀、光照強度、光照方向、波長等因素都會直接影響到測量結果，它往往是整個系統成敗的關鍵，這就要求光源與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量，在物體需要檢測的部分與不重要部分之間應盡可能地產生明顯的區別，增加對比度，同時還應保證足夠的整體亮度。

目前用于影像測量的照明光源結構形式多種多樣，主要有多角度照射環形燈，條形燈，同軸光，Dome光源等，然而以上類型的光源配置或多或少地會引起以下問題，花點和過度曝光隱藏圖像重要的信息；陰影造成邊緣的誤檢；信噪比的降低以及不均勻的照明導致圖像處理閾值選擇的困難。

在一般的影像測量中，照明強度的選擇多采用人工調試和多次比較得出，具有受人為因素影響大，測量效率低等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于高精度影像測量儀的自適應光源照明系統及方法，它能根據不同測量工件，自動調節光源亮度，實現多方位照明，使影像測量儀獲得最佳的圖像效果。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于高精度影像測量儀的自適應光源照明系統，包括光源和控制系統，所述的光源包括正面光源和背面光源，其中，正面光源位于被測工件的正上方，背面光源位于被測工件的正下方；所述的控制系統包括MCU模塊、數模轉換模塊、照明驅動模塊和串口通訊模塊；所述的MCU模塊通過所述的模數轉換模塊與所述的照明驅動模塊相連，并通過所述的串口通訊模塊與PC端內建的模糊專家系統模塊相連；所述的照明驅動模塊分別與所述的正面光源和背面光源相連。

所述的正面光源采用LED環形多角度直射型光源；所述的高精度影像測量儀位于所述的LED環形多角度直射型光源的環中心。

所述的LED環形多角度直射型光源采用三環設計，由內環光源、中環光源和外環光源構成；所述的內環光源、中環光源和外環光源均是由三排LED成圓錐狀排列并分別以0°、30°、60°照射在被測工件上。

所述的LED采用混聯的方式連接，其中，串并聯的LED數量平均分配。

所述的串口通訊模塊為采用RS232通信標準。

所述的照明驅動模塊采用四通道照明驅動模塊，其中，三條通道對應正面光源，另外一條通道對應背面光源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：還提供一種用于高精度影像測量儀的自適應光源照明方法，包括以下步驟：

(1)取不同材料、不同表面質量的典型工件進行照明和成像試驗，以照明效果的成像質量評價指標為目標，在整個搜索空間中運算，得到典型工件的最佳照明參數；

(2)根據試驗所測得的數據建立最佳照明參數專家知識庫，該專家知識庫應全面反映不同零件的特征；

(3)將被測工件放置在正面光源與背面光源之間，由PC端輸入被測工件的特征參數，模糊專家系統模塊將根據被測工件與專家知識庫中最相似的典型零件進行比較，根據其相似性度量由模糊推理策略推出控制矢量基點以及局部搜索范圍；

(4)PC端將設定的控制矢量搜索范圍發送到MCU模塊，由數模轉換模塊和照明驅動模塊完成光源的照明調節，由照明效果的成像質量評價指標來確定該局部搜索范圍內的最佳照明控制參數；

(5)通過得到的最佳照明控制參數對專家知識庫的進行完善。

所述的成像質量評價指標是最大類間方差和最大平均灰度梯度，以突出物體和背景的差異性，同時突出表面特征，增大圖像對比度，以利于圖像分割和邊緣檢測。

所述的步驟(3)中模糊推理所依據的隸屬度為被測工件與專家知識庫中典型零件的相似性，相似性越高，搜索空間范圍越小。

有益效果