[發明專利]用于保證機器視覺系統的最小對比度的方法與裝置

有效

• 申請號: 201380031625.8
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN104798102B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 木下航一;阿姆布里什·特亞吉;約翰·德林卡爾德;谷喜東
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T1/00;H05B37/02
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 張浴月,金鵬

本申請要求于2012年5月14日提出的美國臨時申請61/646,491的優先權。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像(機器視覺)的監視系統，用于例如保護機器。

背景技術

一般來說，視覺系統依賴像素亮度的對比度來檢測對象。該對比度可由對象的紋理、對象與背景之間的不同顏色、或對象表面的陰影等引起。如果不做某些假設，不會有對比度之保證，因為對象在其上可以不具有任何紋理，其顏色可以與背景的顏色相似，或者依賴于其形狀和/或照明條件，在該對象上可能沒有陰影。因此，在某些特殊情況下，由于缺乏對比度，視覺系統將無法檢測對象。在視覺監視系統應用于機器保護領域時，此問題尤其變得顯著。

為了安全應用，必須保證該傳感器在所有環境下保持其規定的檢測能力。這種保證意味著，當最小尺寸的對象進入用戶定義的區域或空間---通常被稱為“保護區”或“監視區”時，它應當具有確定的最小概率由機器視覺系統檢測。為了即使在最壞情況下也確保最小檢測能力，需要實施對環境和/或對象的某些限制。

發明內容

在一個方面，本公開提供一種用于驗證下述的方法和裝置：在用于表示將由機器視覺系統監視之空間的區域內，滿足最小對象對比度要求。在互補方式中，本公開還提供了一種方法，用于將要被用于照明該監視空間的光源的位置限制在地面之上的最小高度處，以及用于在與用來對監視空間進行成像的相機有關的監視空間內提供非對稱照明的關鍵光(key light)的使用。相應地，本公開還提出了一種用于監視關鍵光的合適操作和響應于不合適操作的方法和裝置。最小對比度驗證和關鍵光監視操作可以使用獨立的裝置來實現，或可并入到機器視覺系統。

因此，在一個實施例中，裝置被配置為驗證在由機器視覺系統的一個或多個圖像傳感器所看到的視場內的最小對象對比度。該裝置包括一個或多個被配置為處理圖像數據的處理電路，該圖像數據對應于在測試對象位于視場內的最小對比度位置的同時通過一個或多個圖像傳感器在視場的成像。這里，圖像數據是強度圖像數據或3D范圍數據，該一個或多個處理電路被配置為基于對強度或3D范圍數據進行處理來計算測試對象的對比度值，以及確定該對比度值是否滿足有預定的閾值代表的最小對比度要求。在至少一個實施例中，該裝置在功能上被集成到機器視覺系統內，其包括一個或多個圖像傳感器和相關聯的控制與處理單元。

在另一個實施例中，裝置被配置為監視用作為關鍵光的照明源，這里來自關鍵光的照明增強了在機器視覺系統的視場內的對象對比度。在示例的配置中，該裝置包括：一個或多個傳感器，其被配置為用于監視在機器視覺系統的操作期間關鍵光的一個或多個操作參數；評估單元，其被配置為確定該一個或多個監視參數是否滿足預定的操作要求；以及控制單元。該控制單元被配置為響應于以下至少一種情況來產生一個或多個信息或控制信號：檢測到來自關鍵光的照明損失；和確定所監視參數的一個或多個不滿足預定的操作要求。

當然，本發明不局限于以上的特征和優點。實際上，本領域技術人員在閱讀了以下詳細描述和觀察了附圖后，將意識到另外的特征和優點。

附圖說明

圖1是被配置用于監視來自關鍵光的照明的裝置的一個實施例的方框圖，該光被用于確保在由機器視覺系統監視的監控空間內的最小對象對比度。

圖2和圖3是用于表示圖1的照明監視裝置的示例細節的方框圖。

圖4是關于關鍵光的照明監視之方法的一個實施例的邏輯流程圖。

圖5是用于驗證在機器視覺系統的監視空間內滿足最小對象對比度要求的裝置的一個實施例的方框圖。

圖6是用于驗證最小對象對比度要求被滿足的方法的一個實施例的邏輯流程圖。

圖7是在功能上合并了用于監視關鍵光的照明和用于驗證最小對象對比度的裝置的機器視覺系統的一個實施例的方框圖。

圖8是用于對在監視空間內的照明和對象對比度進行特征描述和評估的試驗片的方框圖。

圖9是用于表示用于對例如在有危險機器周圍的空間進行監視的相機和光源的潛在地成問題的安裝的方框圖。

圖10是用于表示對于不同的光照間隔在相機的視場內與對象對比度相關的對比度相關分布曲線的示意圖。

圖11是用于表示在此教導的用于確保在監視空間內的最小對象對比度的一種技術的方框圖，其基于關于用來對監視空間進行照明的光源非對稱地定位該成像相機。