[發明專利]一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 202110598368.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113406111B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 金欣;康今世
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G01N21/956
• 分類號: G01N21/956;G01N21/01
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

A1：構建包含基于主動式編碼結構光源和光場視覺傳感器的檢測裝置；

A2：使用白圖像對所述光場視覺傳感器進行標定，根據標定結果對所述光場視覺傳感器獲取的結構光場視頻流進行解碼，得到實時微透鏡圖像視頻流；

A3：對所述實時微透鏡圖像視頻流進行運動校正、灰度校正以及感興趣區域校正后計算幀間相似度，建立對微透鏡的局部缺陷檢測結果；

A4：利用光場視頻的空域、時域相關性，統計缺陷特征在相鄰微透鏡上的分布情況，得到最終的結構光場視頻缺陷檢測結果；

所述步驟A2中：

對于光場視覺傳感器捕獲的白圖像，使用邊緣檢測算法對白圖像中對應的微透鏡中心進行初始估計后，將微透鏡中心初始估計值輸入與相機微透鏡分布對應的優化模型，經過非線性優化后得到與光場視覺傳感器微透鏡幾何分布對應的網格矢量，進而得到微透鏡中心的精確像素坐標；具體操作如下：

上式中：

r—微透鏡幾何分布網格矢量；

θ—與微透鏡陣列匹配的微透鏡角度分布參數；

H—從像素坐標系到微透鏡坐標系的變換矩陣；

x_k,y_k—第k個微透鏡中心的像素坐標值的初始估計；

r_refined—優化后的微透鏡幾何分布網格矢量；

H_refined—根據r_refined生成的新變換矩陣；

x_k,refined,y_k,refined—第k個微透鏡中心的精確像素坐標值；

光場視頻流指使用光場視覺傳感器連續采集的光場圖像序列；對序列中的每一幀光場原始圖像，遍歷所述標定結果中的所有微透鏡中心，以其精確像素坐標值x_k,refined,y_k,refined為中心，選擇與微透鏡尺寸相近的鄰域大小進行分割，得到實時微透鏡圖像視頻流；

所述步驟A4包括：

A41：利用光場圖像的空域相關性，統計缺陷特征在相鄰微透鏡上的分布情況，建立單幀差光場圖像中的缺陷位置檢測結果；

A42：利用光場視頻的時域相關性，統計缺陷位置在相鄰幀間的變化規律，建立最終的結構光場視頻缺陷檢測結果；

所述步驟A41中：

使用步驟A3所得到的微透鏡的局部缺陷檢測結果，生成一系列具有缺陷的微透鏡中心空間位置分布，計算當前光場圖像幀各處對應的缺陷微透鏡密度，密度越大則存在物理缺陷的可能性越大；具體操作如下：

FrameResult(k)＝Bin[D(k)] (12)

上式中：

Dist()—距離測度函數，包括歐氏距離或高斯距離；

S—當前幀存在缺陷的微透鏡總數；

Bin()—二值化運算；

D(k)—第k個微透鏡中心處的缺陷密度；

FrameResult(k)—當前幀第k個微透鏡中心處的缺陷位置檢測結果；

所述步驟A42中：

使用步驟A41所得到的單幀差光場圖像缺陷位置檢測結果，對于可能存在物理缺陷的區域，如果該區域在相鄰的數幀之間均檢出缺陷，且區域位置在各幀間移動速度與檢測裝置設定的物體移動速度接近，則判斷該位置存在缺陷的可能性較大；在光場視頻流上對這種存在時域相關性的缺陷位置進行實時標記和輸出。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測裝置包含能夠發光并顯示特定編碼圖案的主動式編碼結構光源系統和具備光場視頻流采集能力的光場視覺傳感器系統，其中所述主動式編碼結構光源系統發出的光經待檢測物體反射后被所述光場視覺傳感器系統所捕獲；其中，所述主動式編碼結構光源系統由計算機程序控制，能夠根據程序的要求在指定時間顯示指定的編碼圖案，所述編碼圖案包括二維方波條紋、二維正弦波條紋、二維棋盤格中的一種或多種；所述光場視覺傳感器系統包括一至多臺具備單曝光立體成像功能的視覺傳感器設備，采用基于多路復用技術的光場相機。