[發明專利]一種基于雙目視覺的金屬工件缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 201710660900.2
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107248159A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 盛子旗;馬嘯川;馬云鵬;王佳妤;李慶武
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T3/40;G06T7/80
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 許婉靜,董建林

技術領域

本發明涉及一種基于雙目視覺的金屬工件缺陷檢測，屬于數字圖像處理與工業檢測領域。

背景技術

在各種傳感檢測系統和方法中，依靠攝像機等視覺傳感器構成的機器視覺檢測系統及其相關技術占有重要地位。一方面，視覺傳感器測量范圍大、獲得的檢測信息比其它傳感器豐富的多；另一方面，視覺檢測在一般工作環境下即可使用，無需配置特殊的輔助裝置；此外，視覺檢測是典型的非接觸檢測方式，不會對被檢測物體的表面造成任何傷害。也正因為這些突出的優勢，使得視覺檢測方法和視覺檢測系統在工業生產中獲得了廣泛的應用，承擔起現場信息反饋、缺陷檢測等重要任務。

視覺檢測方法根據視覺傳感器的數目和類型又可以分成單目視覺、雙目視覺、多目視覺、紅外視覺、紫外視覺和混合視覺等多個研究方向。其中，單目視覺常常作為最簡便快捷的圖像獲取方法服務于各個領域，但其獲得的視覺信息限制性較大。與單目視覺相比，雙目視覺技術是模型人類雙目視覺模型，利用圖像在人類左右目圖像中的視差信息獲取環境與目標的三維信息，具體優勢表現為兩個方面：第一，雙目視覺檢測系統不但可以實現二維信息的檢測，還可以實現三維信息的檢測；第二，雙目視覺檢測的原理更加符合人類的視覺成像原理，在理論上可以找到明確的生物學支持理論。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種可以在復雜背景下檢測工件缺陷的方法，以提高工業生產中工件的合格率。

為解決上述技術問題，本發明采用一種基于雙目視覺的金屬工件缺陷檢測方法，包括以下步驟：

1)工件目標圖像提取：

11)首先對雙目相機獲取到的左目圖像與右目圖像使用全局匹配算法進行深度粗檢測，得到視差圖像；

12)標記視差圖像中的前景像素點作為工件區域位置檢測的生長點，利用雙目視覺局部型匹配算法，對原始彩色圖像進行角點檢測、顏色檢測，構建前景區域的視覺顯著性特征，再根據前景區域位置檢測的生長點位置信息和前景區域視覺顯著性特征完成工件目標的檢測；

2)工件缺陷檢測：

21)采用雙三次插值法對工件目標圖像進行超分辨率重建；

22)對工件表面缺陷進行檢測；(a)全局特征提取：對獲取的金屬表面圖像分別從0°、45°、90°、135°四個方向分析其灰度值分布的情況，得到鄰域灰度差算法中的步長與閾值；(b)局部特征分割：選取0°、45°、90°、135°方向對金屬表面圖像分別進行鄰域灰度差分割，分別得到二值化圖像T₁、T₂、T₃、T₄，則最終缺陷分割結果T＝T₁|T₂|T₃|T₄；

23)計算缺陷面積，判斷工件是否合格。

本發明所達到的有益效果是：本發明的基于雙目視覺的金屬工件缺陷檢測方法，能在復雜背景下提取出金屬工件，對于具有高反光和拉絲特性的金屬表面能自適應地檢測出劃痕、孔洞、裂紋等缺陷。本方法不受外界環境及目標物體自身因素的影響，具有通用性好，準確度高，實時性好等優點，對航天、軍事、工業及安保等各個領域實現機器智能化測量有重要意義。

附圖說明

圖1基于雙目視覺的工件缺陷檢測流程圖；

圖2相機坐標系關系圖；

圖3工件目標提取流程圖；

圖4缺陷工件示意圖；

圖5不同角度拍攝得到的棋盤標定圖像；

圖6雙目視覺成像原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的說明。

本發明的具體技術方案包括下面三個步驟：

一.雙目相機標定。

相機標定的本質是找到世界坐標系與圖像坐標系之間的關系，如圖2。在利用雙目視覺進行目標像素點三維標定過程中，由兩臺平行的CCD相機對同一目標物體在不同角度進行拍攝；再通過雙目相機標定參數和左目圖像、右目圖像視差信息完成像素點空間坐標的計算。準確標定左目相機和右目相機的參數和位置關系，也是目標邊緣像素點空間坐標計算的重要步驟。

a.將兩個相機平行平放形成一個雙目相機；

b.獲取棋盤模板圖像，打印一個具有sm×sn個已知方格大小的棋盤平面作為標定模板，將標定模板放置在雙目相機的攝像范圍內并多次轉動，從而使相機拍攝得到多幅不同的棋盤圖像，如圖5；