[發明專利]一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201410199333.1
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN104112269B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 浦劍濤;張益農;方建軍
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T5/40;G01B11/02;G01B11/14
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙)11367
• 代理人: 孫海波

1.一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，包括：

圖像采集子系統、

太陽能電池板圖像預處理模塊、

邊緣檢測模塊、

激光刻線邊緣直線檢測模塊、

刻線寬度和刻線間隔測量模塊五部分組成；

所述激光刻線邊緣直線檢測模塊利用局部直線擬合與邊緣像素點合并的方法來實現邊緣直線的檢測；所述激光刻線邊緣直線檢測模塊基于激光刻線的先驗知識，利用動態規劃的方法，實現固定數目平行等間隔直線的搜索決策；所述搜索決策的方法包括：

1)計算邊緣像素點的梯度直方圖，搜索其梯度主方向，通過梯度主方向，將邊緣圖像旋轉到主方向與X軸垂直；

2)根據圖像的旋轉角度，調整邊緣擬合直線的參數；

3)用旋轉后的邊緣圖像對X軸投影，計算投影直方圖，通過計算投影直方圖的自相關系數并搜索其最大值對應的像素間隔，得到垂直平行線的間隔T；

4)計算邊緣擬合直線對應的像素點與Y軸的平均距離，并按距離由小到大對邊緣擬合直線進行排序；

5)計算邊緣擬合直線與給定的兩條與X軸平行并相隔一定距離的兩條直線的交點，并計算這兩個交點到Y軸的距離，記為D1(i)和D2(i)，其中i表示第i條邊緣擬合直線；

6)假定已檢測到的邊緣擬合直線為M個，當前待檢測的平行直線為N條，如果邊緣檢測結果正常的情況下，有M>＝N；設定動態規劃的狀態為M個，待匹配特征就是N條待檢測平行直線；

7)匹配搜索的規則是，在一條搜索路徑中，狀態只能向前，不能存在向后或者平行的路徑；搜索路徑可以跨狀態跳轉；

8)動態規劃的起始狀態可以是任何一個狀態，但如果搜索路徑在第N個匹配特征之前就已經到達最后一個狀態，則該搜索路徑非法，并將之從搜索路徑中刪除；

9)當搜索到達第N個匹配特征時，根據搜索規則，搜索路徑必然在不小于N的M-N+1個狀態中結束；從第N到第M個狀態中搜索匹配距離最小的一條搜索路徑，通過回溯得到N個狀態序列，這N個狀態序列對應就是最優的N條邊緣擬合直線；

10)匹配距離定義為搜索路徑中相鄰直線的平均間隔誤差與平均長度誤差之和，其中間隔誤差定義為(||D1(i)-D1(j)|-T|+||D2(i)-D2(j)|-T|)/2，長度誤差則是兩條邊緣擬合直線所屬的邊緣像素點個數之差的絕對值；其中T為垂直平行線的間隔；

11)假定激光刻線為N條，則刻線的邊緣擬合直線為2N條，根據搜索得到的N條邊緣擬合直線，再利用平行和等長特性，可以很容易的找到另外N條邊緣擬合直線。

2.如權利要求1所述的一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，其特征在于：所述圖像采集子系統包括CCD相機、光學鏡頭、光源。

3.如權利要求2所述的一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，其特征在于：所述CCD相機包括單色CCD數字攝像機，分辨率達到1280×1024；所述CCD相機可直接將光學信號轉換為數字電信號，實現圖像的獲取、存儲、傳輸、處理及復現。

4.如權利要求3所述的一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，其特征在于：所述光學鏡頭將被測工件及周圍背景反射光線折射后成像在CCD上。

5.如權利要求4所述的一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，其特征在于：進行圖像采集需要對所述相機進行標定；由于相機相對于工件平臺位置不變，相機的標定值即為采集圖像單位像素在工件中的實際距離；計算公式為公式(1)

scale＝dis/|cp1-cp2| (1)

其中dis為標尺的實際距離，單位為mm；cp1為其中一個標尺刻度線坐標點；cp2為另一個標尺刻度線坐標點；scale為該相機的實際標定值，單位為mm/pixl。

6.如權利要求1所述的一種基于機器視覺的太陽能電池激光刻線參數檢測系統，其特征在于：所述太陽能電池板圖像預處理模塊通過以下步驟對圖像進行預處理：

第一步采用3x3的模板對圖像做中值濾波進行圖像平滑；

第二步采用直方圖歸一化方法對圖像做初步的增強處理；

第三步采用基于人工神經網絡的圖像銳化處理。