[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

一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法和裝置，該方法包括：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：用白圖像對光場視覺傳感器進行標定，根據標定結果解碼光場視覺傳感器獲取的結構光場視頻流，得到實時微透鏡圖像視頻流；A3：對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，得到結構光場視頻缺陷檢測結果。本發明結合編碼結構光技術與光場成像技術，在更高的維度上捕捉表面缺陷在光場視頻流中導致的編碼圖案幾何畸變，提高了機器視覺缺陷檢測的準確度與穩定性。

技術領域

本發明涉及計算機視覺與數字視頻處理領域，特別是涉及一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法和裝置。

背景技術

機器視覺缺陷檢測是以光學傳感器捕獲的圖像作為輸入，通過計算機視覺方法提取物體表面圖像特征，進而對其物理缺陷進行識別的技術。與傳統人工識別相比，該技術檢測精度高，檢測速度快，在工業質檢領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統圖像識別和立體視覺技術大多依賴于圖像特征點與紋理信息，面對低紋理或無紋理的待檢測物體以及工作場景時往往無能為力；基于結構光的檢測技術能夠重建物體表面的三維信息，但這類系統造價高昂，檢測精度受待檢測物體材質、加工工藝影響明顯。此外，以上基于傳統視覺傳感器的方法在檢測微小缺陷時魯棒性差，虛檢、漏檢較多，處理表面結構復雜的物體時需多次多角度成像，效率低下。

光場成像技術通過特殊的光路結構設計同時捕獲包含空間維和角度維的四維光線信息，實現了單曝光多角度立體成像，但光場數據維度高，處理復雜，很難實現實時檢測處理，將光場成像技術應用于工業檢測應用的相關研究尚處于起步階段。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于對本申請的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

針對現有機器視覺缺陷檢測技術準確性、穩定性、魯棒性以及實時性較差的問題，本發明提出了一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法和裝置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于結構光場視頻流的缺陷檢測方法，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。

進一步地：

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，優選地，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，優選地，采用基于多路復用技術的光場相機或相機陣列式光場相機。

所述步驟A2中：