[發明專利]一種類鏡面物體表面光學成像裝置及其成像方法

無效

• 申請號: 201410250957.1
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104101611A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 文生平;劉云明;李雪烽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及機器視覺光源和光學成像領域，尤其涉及一種類鏡面物體表面光學成像裝置及其成像方法。

背景技術

機器視覺經過數十年的發展，給工業自動化帶來了全新的解決方法，廣泛應用于工業制造過程中的質量檢測。機器視覺技術與工業自動化相結合，由此產生了視覺檢測技術。而視覺檢測最關鍵的一步就是選擇正確光學成像方案。因此有針對性的光源照明和成像方法變得極為重要。

針對類鏡面物體(如玻璃、塑料、金屬工件等)的表面缺陷的光學成像方案已經出現了許多，其中從物理成像方面抑制反光強烈的現象占主要。成像方案解決反光強烈的問題，不僅可以使缺陷特征明顯，使圖像包含更多的信息，而且可以降低算法復雜程度，穩定性更高。

對于類鏡面物體，由于工藝的復雜性，導致缺陷不僅僅體現在表面，也存在于外殼內部，而且具有高反光的表面特質。因此需要一套有效的光學成像方案確保缺陷得到識別，突出缺陷特征，才能進行圖像處理。

傳統的視覺檢測系統對采集到的單張物體圖片進行處理，針對類鏡面物體效果不佳；傳統的光源方案也由于類鏡面物體表面高反光的特點，使缺陷難以拍攝出來，而且拍攝出來的圖片會引入噪音，也得不到好的效果。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種類鏡面物體表面光學成像裝置及其成像方法，有效的解決類鏡面物體表面缺陷太小且高反光而導致的無法成像的問題，使類鏡面物體表面微小缺陷與背景對比明顯、噪音較小，灰度值差別較大，易于進行缺陷分割。

本發明通過下述技術方案實現：

一種類鏡面物體表面光學成像裝置，包括平行光光源1、光柵2、相機4、計算機3和用于控制平行光光源的光源控制器；所述相機4與計算機3連接。

所述平面光光源1與光柵2配合產生明暗條紋的非均勻光源。

上述類鏡面物體表面光學成像裝置的成像方法，通過如下步驟實現；

根據光的折射和反射原理，利用平面光光源1與光柵2配合產生明暗條紋的非均勻光源，然后通過移動非均勻光源使明暗條紋掃描整個被掃描物體5表面，并利用相機4在一個移動周期內連續采集被掃描物體5同一位置得到系列圖片；

并將該系列圖片進行形態學膨脹處理，之后合成為最終的目標圖片，在目標圖片中，被掃描物體5表面缺陷以高灰度值存在于中等灰度值所構成的背景上，從而呈現被掃描物體5表面的缺陷特征；

具體為：將非均勻光源的光線B照射到被掃描物體5表面無缺陷區域，經過折射、反射，最終折射光線B進入相機4到達光亮區域；非均勻光源的光線A照射到被掃描物體5表面缺陷區域，最后折射出的光線A方向不同于經過無缺陷區域的光線，進入相機4后成像在暗像素區域。

為了避免逐個分析采集到的一系列條紋在被掃描物體5表面不同位置的圖像及均勻背景，將所述系列圖片合成為一張圖片，使最終合成的目標圖片中有缺陷處的灰度值大，無缺陷處的灰度值為亮條紋與采集間距的比值。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本發明對類鏡面物體表面缺陷光學成像效果好，能夠解決其高反光的缺點，即使是細微的缺陷也可以得到突出，而且背景均勻，便于缺陷分割。

如上所述本發明有效的解決類鏡面物體表面缺陷太小且高反光而導致的無法成像的問題，使類鏡面物體表面微小缺陷與背景對比明顯、噪音較小，灰度值差別較大，易于進行缺陷分割。

附圖說明

圖1為本發明類鏡面物體表面光學成像裝置示意圖。

圖2為本發明所述的光柵2示意圖。

圖3為本發明成像方法示意圖。

圖4為本被掃描物體5；其中，標號6的指向被掃描物體5的缺陷部位，即暗條紋中的白色點。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖1--4所示。本發明公開了一種類鏡面物體表面光學成像裝置，其包括平行光光源1、光柵2、相機4、計算機3和用于控制平行光光源的光源控制器(圖中未示出)；所述相機4與計算機3連接。

所述平面光光源1與光柵2配合產生明暗條紋的非均勻光源。

上述類鏡面物體表面光學成像裝置的成像方法如下：

根據光的折射和反射原理，利用平面光光源1與光柵2配合產生明暗條紋的非均勻光源，然后通過移動非均勻光源使明暗條紋掃描整個被掃描物體5表面，并利用相機4在一個移動周期內連續采集被掃描物體5同一位置得到系列圖片；