[發(fā)明專利]一種基于光場相機(jī)的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010412397.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN112824881A
• 公開（公告）日: 2021-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李浩天
• 申請（專利權(quán)）人: 奕目（上海）科技有限公司
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958;G01N21/95;G01N21/88;G01B11/24;G06T7/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊

1.一種透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括，

待檢測的透明或半透明介質(zhì)，

至少一個(gè)光源，用于將光線照射至所述的透明或半透明介質(zhì)，

光場相機(jī)，拍攝獲取所述透明或半透明介質(zhì)的圖像，用以檢測出所述的透明或半透明介質(zhì)存在的三維缺陷，該檢測的步驟包括：

用光圈匹配后的光場相機(jī)拍攝多張散焦柔光板，進(jìn)行光場白圖像校準(zhǔn)，并且完成微透鏡中心校準(zhǔn)；進(jìn)行光場相機(jī)尺度校準(zhǔn)，搭設(shè)適合角度的光源；用光場相機(jī)拍攝被測介質(zhì)缺陷區(qū)域并處理得到多視角及深度圖像，基于多視角圖像中缺陷的形狀及顏色，剔除深度圖中非缺陷點(diǎn)，最終獲得所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷的三維信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的透明或半透明介質(zhì)存在的三維缺陷方法具體包括以下步驟：

A1，調(diào)節(jié)所述光場相機(jī)的焦距和光圈，拍攝多張散焦柔光純色校準(zhǔn)板，獲取光場相機(jī)白圖像，

根據(jù)光場相機(jī)白圖像計(jì)算得到去漸暈矩陣和光場相機(jī)微透鏡亞像素級中心坐標(biāo)矩陣；

A2，使用所述光場相機(jī)拍攝多張已知空間三維位置的圓點(diǎn)校準(zhǔn)板，并建立從三維坐標(biāo)到視差之間的光場數(shù)學(xué)模型，完成光場相機(jī)的尺度校準(zhǔn)；

A3，將所述光源照射被測的所述透明或半透明介質(zhì)，使得所述透明或半透明介質(zhì)的可能的缺陷能夠被所述光場相機(jī)拍攝成像；

A4，使用所述光場相機(jī)拍攝所述透明或半透明介質(zhì)缺陷所處區(qū)域并進(jìn)行光場多視角渲染及深度計(jì)算，獲得光場多視角圖像和光場深度圖像；

A5，根據(jù)光場多視角圖像中缺陷的形狀和顏色信息剔除光場深度圖像中的非缺陷點(diǎn)；

A6，計(jì)算得到所述透明或半透明介質(zhì)內(nèi)部及表面缺陷的三維位置和形狀信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，步驟A1還包括，

調(diào)節(jié)光場相機(jī)主鏡頭和光圈，使光場相機(jī)的原始光場白圖像的微透鏡陣列恰好或近似于相切；

令光場相機(jī)拍攝多張散焦柔光純色校準(zhǔn)板圖像，該校準(zhǔn)板位于光場相機(jī)散焦處的光強(qiáng)均勻的純色背景板，其中，

去漸暈矩陣為多張?jiān)脊鈭霭讏D像W(u,v)進(jìn)行平均化及歸一化處理后的矩陣

光場相機(jī)微透鏡亞像素級中心坐標(biāo)矩陣是對光場白圖像進(jìn)行每個(gè)微透鏡局部最大值處理后，迭代優(yōu)化處理得到亞像素級微透鏡中心坐標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，步驟A2中所述的圓點(diǎn)校準(zhǔn)板上各個(gè)圓點(diǎn)的三維坐標(biāo)為已知，用光場相機(jī)拍攝該校準(zhǔn)板后獲得該校準(zhǔn)板圓點(diǎn)的彌散程度及對應(yīng)的視差值，進(jìn)而擬合校準(zhǔn)得到視差值和三維坐標(biāo)的關(guān)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，步驟A3中光源的角度設(shè)置，使得光源光線能夠?qū)⑼该骰虬胪该鹘橘|(zhì)表面及內(nèi)部缺陷照射清楚，保證光場相機(jī)對所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷進(jìn)行成像。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，步驟A4中光場相機(jī)拍攝到缺陷圖像后進(jìn)行光場多視角渲染得到光場多視角圖像和光場視差圖像，通過步驟A2中校準(zhǔn)得到的視差及三維坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將視差圖像轉(zhuǎn)化為深度圖像。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，對于步驟A5中的光場多視角圖像中存在缺陷的形狀及顏色信息，根據(jù)缺陷常見的形狀和該光照下的顏色信息進(jìn)行分類識別，進(jìn)一步定位該缺陷在光場多視角圖像中的位置，將非缺陷區(qū)域在深度圖像中剔除。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明或半透明介質(zhì)缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于，步驟A6基于尺度校準(zhǔn)結(jié)果將深度圖像進(jìn)行三維映射獲取缺陷的三維點(diǎn)云信息。