[發明專利]一種用于外觀檢測的機器視覺方法

有效

• 申請號: 202010558270.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111739003B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 程睿遠;顧鍇;琚長江;張建安;杜鵬飛;陳紀勇;李倩
• 申請（專利權）人: 上海電器科學研究所(集團)有限公司;上海電器科學研究院;上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/25;G06V10/46;G06V10/56;G06V10/74
• 代理公司: 上海璀匯知識產權代理事務所(普通合伙) 31367
• 代理人: 王文穎

1.一種用于外觀檢測的機器視覺算法，用于具有光滑、不透明、主體顏色一致的產品外表面外觀檢測，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：輸入正常完好產品的產品圖片作為標準模板圖片，并給出產品在標準模板圖片位置的區域范圍及標準模板圖片中產品上的N個關鍵點，N≥10；

步驟2：依據已知的產品生產節拍及接觸式傳感器，控制圖像采集設備根據預先設定的采集間隔及接觸式傳感器的條件判定實現實時采集圖像；

步驟3：圖像采集設備將把步驟2采集到的實時產品圖像傳輸到邊緣側設備中；

步驟4：選取實時產品圖像矩陣中的固定區域獲得實時產品圖像的ROI區域圖片，ROI區域對應于產品主體部分；

步驟5：對ROI區域圖片的尺寸進行歸一化處理，獲得尺寸歸一化圖片；

步驟6：對尺寸歸一化圖片進行亮度歸一化處理，獲得亮度標準化圖片；

步驟7：通過RGB顏色空間及HSV顏色空間對產品顏色進行檢測，包括以下步驟：

步驟701：通過RGB顏色空間對產品顏色進行檢測，包括以下步驟：

步驟7011：將亮度標準化圖片轉化為RGB待測圖片，在RGB待測圖片上選取和步驟1中所述N個關鍵點一一對應的N個待測像素點；

步驟7012：利用歐式距離計算RGB待測圖片中每個待測像素點與標準模板圖片對應的關鍵點之間的顏色相似度，設第n個關鍵點P_n與第n個待測像素點P_n′的顏色相似度為Dist(P_n，P_n′)，則有：

式(3)中，(x_n，y_n，z_n)為第n個關鍵點P_n的顏色分量，(x′_n，y′_n，z_n′)為第n個待測像素點P_n′的顏色分量；

步驟7013：基于每個待測像素點與標準模板圖片對應的關鍵點之間的相似度，通過加權均值的方法求得RGB空間中RGB待測圖片與標準模板圖片的顏色總相似度M_similiarity，將第n個關鍵點P_n與第n個待測像素點P_n′的顏色相似度記為Pn_similarity，則有：

式(4)中，a_n為權值；

步驟7014：若顏色總相似度M_similiarity小于閾值，則判定為產品顏色相符，否則判定為產品顏色不相符；

步驟702：通過HSV顏色空間對產品顏色進行檢測，包括以下步驟：

步驟7021：將亮度標準化圖片轉化為HSV待測圖片，在HSV待測圖片上選取和步驟1中所述N個關鍵點一一對應的N個待測像素點；

步驟7022：利用歐式距離采用上式(3)計算HSV待測圖片中每個待測像素點與標準模板圖片對應的關鍵點之間的顏色相似度；

步驟7023：基于每個待測像素點與標準模板圖片對應的關鍵點之間的顏色相似度，通過加權均值的方法采用上式(4)求得HSV空間中HSV待測圖片與標準模板圖片的顏色總相似度M_similiarity；

步驟7024：若顏色總相似度M_similiarity小于閾值，則判定為產品顏色相符，否則判定為產品顏色不相符；

步驟8：提取產品主體部分，包括以下步驟：

步驟801：將亮度標準化圖片轉換至RGB空間，選取亮度標準化圖片中所有和標準模板圖片的顏色相似度在設定閾值以內的像素點，將這些像素點的顏色值置為[255，255，255]，其余部分顏色值置為[0，0，0]；

步驟802：對通過步驟801得到的圖片作開運算，得到前景主體部分圖片，定義為掩膜圖片，掩膜圖片為消除雜點后的二值化圖片，掩膜圖片的背景為黑色，掩膜圖片中的產品主體部分為全白；

步驟803：利用掩膜和轉換至RGB空間的亮度標準化圖片進行與運算得到除產品主體部分全為黑色的提取圖片，定義為產品主體圖；

步驟9：基于SIFT改進算法進行產品缺陷檢測，包括以下步驟：

步驟901：對產品主體圖進行擴邊填充，得到擴邊填充圖片，以避免SIFT算法之后需要使用的高斯濾波產生的邊緣缺失效應；

步驟902：構建高斯差分金字塔；

步驟903：用高斯差分金字塔構建尺度空間，然后通過分離高斯模糊構建灰度圖像金字塔；

步驟904：根據灰度圖像金字塔對擴邊填充圖片進行感興趣點定位，采用LoG算子對擴邊填充圖片進行卷積，以實現對關鍵點的方向參數更精確的定位；

步驟905：用圖像梯度的方法確定感興趣點的位置和方向，此時，每個感興趣點都有三個特征參數，即：尺度、位置、方向；

步驟906：利用步驟905獲得的感興趣點，根據尺度和位置找到標準模板圖片中對應的感興趣點，并利用上式(3)對擴邊填充圖片和標準模板圖片中相應的感興趣點進行相似度度量，然后利用上式(4)求得總相似度；

步驟907：若總相似度小于閾值，則說明產品外觀合格，否則說明外觀不合格。