[發(fā)明專利]基于3D視覺檢測技術(shù)的識別與檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011381883.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112614088A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙躍東;汪春俠;劉煥曉;闞濤;孫多潤;郭警中;李新慈;王迪;傅成林
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽維德工業(yè)自動(dòng)化有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/80;G06T7/90;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187;G06T5/00;G06T5/20;G06T17/00;G01N21/952;G01N21/95;G01N21/88
• 代理公司: 北京保識知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11874
• 代理人: 郭楚媛

本發(fā)明公開了基于3D視覺檢測技術(shù)的識別與檢測方法，屬于3D視覺檢測技術(shù)領(lǐng)域，管道表面存在大量微小尺寸和微小形變?nèi)毕荩瑐鹘y(tǒng)二維檢測方法由于成像條件限制，對于這兩類微小缺陷的檢出率較低。本發(fā)明將立體三維測量方法應(yīng)用于管道表面缺陷的三維在線檢測，根據(jù)管道生產(chǎn)環(huán)境，在轉(zhuǎn)輥一側(cè)設(shè)置了線掃描方式的立體三維測量系統(tǒng)，采用入射角度±18°的紅、綠單色光源在中間場范圍進(jìn)行照明，獲得了對微小缺陷的良好成像效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D視覺檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于3D視覺檢測技術(shù)的識別與檢測方法。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺檢測技術(shù)，以機(jī)器視覺方法作為理論基礎(chǔ)，并綜合運(yùn)用了電子學(xué)、傳感器技術(shù)、精密測量以及圖像處理等相關(guān)技術(shù)，是諸如制造業(yè)、醫(yī)療診斷、軍事等領(lǐng)域中各種智能系統(tǒng)不可分割的非接觸檢測方法。該檢測技術(shù)的基本原理是對視覺系統(tǒng)得到的被測目標(biāo)圖像進(jìn)行分析，并將得到的分析結(jié)果與已有的先驗(yàn)知識進(jìn)行多方面的對比，最后判斷被測目標(biāo)是否符合規(guī)范凹。隨著工業(yè)發(fā)展對智能化需求的逐步提高，該技術(shù)逐漸被引入到工業(yè)檢測中，實(shí)現(xiàn)對物體(產(chǎn)品或零件)特征或位置等信息的測量，具有非接觸、速度快、柔性好等突出優(yōu)點(diǎn)，在智能制造業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景，并逐漸成為智能制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一；

目前市場上采用2D視覺檢測方法受外部光照和顏色變化影響較大，測量精度易受照明條件影響；單臺2D相機(jī)無法獲取待檢測的空間坐標(biāo)信息，需要多臺相機(jī)配合，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述問題，而提出的基于3D視覺檢測技術(shù)的識別與檢測方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

基于3D視覺檢測技術(shù)的識別與檢測方法，包括以下步驟：

S1、采用經(jīng)過標(biāo)定的對稱的線性光源和線陣相機(jī)結(jié)合的線掃描三維測量系統(tǒng)進(jìn)行掃描；

S2、通過S1中的線掃描三維測量系統(tǒng)掃描得到原始RGB圖像，從RGB圖像中提取與光源顏色對應(yīng)的R通道圖像I₁和G通道圖像I₂，并采用如下公式計(jì)算相對灰度

式中，e為光源功率系數(shù)，通過標(biāo)定步驟可獲得；

S3、截取缺陷中心部位的相對灰度窄帶，帶入相對灰度公式中計(jì)算窄帶部分的傾角截面曲線，并將計(jì)算的傾角截面直接轉(zhuǎn)化成方向梯度Z_xy，并構(gòu)建三維深度圖；

S4、將三維深度圖沿管道旋轉(zhuǎn)方向，分隔為寬度為d的縱條，計(jì)算縱條內(nèi)曲面投影Z_PR如下：

采用采用d/2步長分割縱條區(qū)域進(jìn)行曲面投影，曲面投影Z_PR最終拼接成與三維深度圖等高度的投影圖像；

在區(qū)域C內(nèi)計(jì)算局部標(biāo)準(zhǔn)差Q_SD和局部絕對差Q_RA，計(jì)算公式如下：

式中，為局部范圍C內(nèi)的方向梯度均值；為經(jīng)高斯平滑去噪后的方向梯度；

S5、將S4中經(jīng)曲面投影Z_PR、局部標(biāo)準(zhǔn)差Q_SD和局部絕對差Q_RA的通道特征圖，經(jīng)過均值濾波后，采用自適應(yīng)閾值可以進(jìn)行初步的缺陷區(qū)域分割。考慮到分割區(qū)域的連續(xù)性，采用形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算閉合連通區(qū)域，最終實(shí)現(xiàn)缺陷的準(zhǔn)確檢出和定位。

優(yōu)選地，所述S1中的對稱的線性光源采用紅、綠色線形LED光源構(gòu)成，綠光波長為555-585nm，紅光波長620-639nm，光源照明范圍具有一定的重疊區(qū)域，入射角度為±18°。

優(yōu)選地，所述S3中的構(gòu)建三維深度圖包括以下步驟：