[發明專利]基于三維點云的表面缺陷檢測方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202110377945.5
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113205486A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 胡斌浩
• 申請（專利權）人: 南京匯川圖像視覺技術有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/33;G06T7/62
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發明公開了一種基于三維點云的表面缺陷檢測方法，包括：獲取原始點云，原始點云通過三維相機掃描待測樣品表面獲取；通過精簡采樣算法獲取原始點云中每一個點的貢獻度，并將原始點云中貢獻度大于或等于預設貢獻度的點組成待測點云；獲取標準模型點云，將待測點云與標準模型點云進行配準，使得待測點云與標準模型點云對齊到同一位置；根據配準后的待測點云與標準模型點云進行比較來檢測缺陷，獲取待測樣品表面的缺陷特征量。本發明通過對原始點云進行精簡采樣、粗配準和精配準，能夠加快對點云數據的運算速度，提高了運算效率。并且通過點到重建表面投影的三位表面缺陷檢測方式，能夠在不影響精度的前提下，精準地檢測出了樣品表面的缺陷信息。

技術領域

本發明涉及機器視覺與圖像處理技術領域，尤其是涉及一種基于三維點云的表面缺陷檢測方法、裝置及存儲介質。

背景技術

產品的表面缺陷主要包括體積、形態、長度等的差異，如產品表面凸起、凹陷、空洞、破損等問題。產品的外觀表面存在缺陷，不僅影響了用戶體驗，還有可能會對使用者造成損失，甚至還會發生安全事故，如火車鋼軌表面存在缺陷會降低其使用壽命，存在安全隱患。

目前，產品表面的缺陷檢測主要分為人工檢測和自動化檢測。其中，人工檢測是依靠人的眼睛來進行產品外觀質量的檢測，但人的眼睛會疲勞，并且不同的人對缺陷的判斷標準不一，必定會存在漏判和誤判等情況。自動化檢測主要通過機器視覺設備獲取產品的表面數據并采用相應的算法對表面數據進行處理和判斷，具有精度高、效果直觀和檢測效率高的優勢，并被廣泛運用到電路板生產、電子器件外觀檢測、工農業生產等眾多領域中。機器視覺檢測是指在一定的光照環境下，使用某種光學圖像傳感器，去采集一個產品的表面數據并在傳感器內部的感光元件中生成二維圖像或三維點云，經過后續的視覺算法處理來提取感興趣的目標信息。

在現有的產品表面缺陷檢測技術中，包括二維視覺缺陷檢測和三維視覺缺陷檢測。其中，二維缺陷檢測技術運用了很多成熟的數字圖像處理技術，具有快速高效、易于實現的特點。但是，以圖像為載體的二維檢測只能識別產品的灰度、紋理、輪廓等信息，并且缺陷檢測的準確度在很大程度上取決于產品的成像質量，還難以體現出樣品的深度、高度等三維特性。

三維視覺缺陷檢測，是使用三維相機掃描產品表面獲得點云數據(點云數據包含產品的三維空間坐標和表面強度等信息，能夠表現產品的三維特性)，將點云數據進行一系列三維點云算法(如噪聲去除、精簡采樣、三維數據匹配、曲面重建等)的處理后再與標準樣品的點云模型數據進行比對，從而判斷出產品表面是否存在缺陷。與二維平面圖像相比，三維點云數據能更好的體現出產品表面的劃痕、凹槽、破損等三維空間缺陷。但是，使用三維相機獲取的原始點云數量級較大，并且分布情況復雜不均，存在很多噪聲和冗余數據，因此降低了缺陷檢測的效率和精度；三維點云數據具有離散型，處理難度大，原有的二維圖像的處理算法已經不再適用。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種基于三維點云的表面缺陷檢測方法，能夠在不影響精度的前提下，提高運算效率，并且精準地檢測出了樣品表面的缺陷信息。

第一方面，本發明的一個實施例提供了基于三維點云的表面缺陷檢測方法，包括：

獲取原始點云，所述原始點云通過三維相機掃描待測樣品表面獲取；

獲取所述原始點云中每一個點的貢獻度，并根據所述貢獻度對原始點云進行精簡采樣獲得待測點云；

獲取標準模型點云，將待測點云與標準模型點云進行配準，使得待測點云與標準模型點云對齊到同一位置；

根據配準后的待測點云與標準模型點云進行比較來檢測缺陷，獲取待測樣品表面的缺陷特征量。