CN103453834A - 用于瓷砖尺寸检测的上光源斜照式图像采集新方法 - Google Patents

Abstract

用于瓷砖尺寸检测的上光源斜照式图像采集新方法。本发明属于图像采集技术领域，涉及一种基于上光源斜照式的瓷砖边角图像采集新方法。本方法利用瓷砖面与传输皮带间的高度差，光源从瓷砖面到皮带面进行斜照时，会在皮带面上形成阴影暗区，利用这一阴影暗区将瓷砖边角突出出来，形成清晰的轮廓。由于暗区是瓷砖阴影形成，即使皮带上有水、皮带磨损等情况发生，暗区依然存在。另外，瓷砖倒边角与否也不影响瓷砖边角成像质量。该方法应用于瓷砖尺寸检测系统中可以提高参数检测的准确性和稳定性，而且特别适用于不能采用下光源方法进行图像采集或者采用传统上光源进行图像采集时难以克服的水干扰和倒边角干扰问题的瓷砖尺寸检测场合。

Description

用于瓷砖尺寸检测的上光源斜照式图像采集新方法

技术领域

本发明涉及一种瓷砖尺寸检测系统中的图像采集新方法，尤其涉及一种基于上光源斜照式的瓷砖边角图像采集新方法。

背景技术

目前瓷砖生产企业所使用的全自动瓷砖尺寸检测设备是利用机器视觉技术对样本瓷砖和待检测瓷砖四个角进行图像采集、分割、识别，根据样本瓷砖四角的位置与待测瓷砖对应角点的位置偏差，间接计算出待测瓷砖尺寸。瓷砖尺寸检测设备的具体检测过程如下：将四个CCD摄像机固定在瓷砖四角的正上方，由传送皮带运送瓷砖通过CCD拍摄区域，当瓷砖四个角点移动到各自摄像机拍摄区域中央时，位置传感器触发摄像机拍照，采集瓷砖四角图像。在计算机中对采集到的瓷砖四角图像进行图像分割、边缘提取，定位出瓷砖的四个角点位置坐标。采用同样方法对样本瓷砖和被检测的瓷砖进行图像采集和处理，得出各自四个角点的位置，然后，计算出被检测瓷砖相对于样本瓷砖的角点位置相对偏差，从而可间接得到被检测瓷砖的各边长、对角线长。

在瓷砖尺寸检测设备中最关键的技术是图像采集，采集到的图像质量好坏直接影响到检测结果的精确性。一般来说，采集到的瓷砖图像边缘轮廓越清晰，越有利于图像分割，计算出来的尺寸偏差越小，因此，如何获得清晰的、易于分割的瓷砖图像是瓷砖尺寸检测设备首要解决的问题。

当前，基于机器视觉的瓷砖尺寸检测设备中，几乎都是采用下光源(底光源)垂直照射式来获取瓷砖边角图像。即光源正对摄像机镜头安装，当瓷砖边角达到相机可视区中央时，瓷砖边角遮挡部分光源，由位置传感器产生触发信号，触发相机快门成像，即可形成明暗分明的瓷砖边角图像。这类方法可简称为下光源照射法。该方法要求相机和光源间仅能被瓷砖四角遮挡，不能有其它遮挡物。这对于相机和光源中间存在不可避免的遮挡物时，下光源检测方法难以实现。譬如要将瓷砖尺寸检测与平整度检测设备整合为一体机时，由于瓷砖平整度检测设备上一般有一块大面积的玻璃支撑瓷砖，在相机和下光源间存在遮挡物，此时，下光源方法就显得不适合。

当无法采用下光源方法进行图像采集时，一般都考虑到上光源方案。利用上光源照射到瓷砖上的反射光成像。可能采用的上光源照射方案是利用同轴光源和圆顶光光源。同轴光在利用反射光成像时，被拍摄物体表面的反光性能越好，成像越明亮。当用作瓷砖检测时，瓷砖表面和皮带表面的反光特性不一样，这种反差形成图像后能够进行图像分割，但是瓷砖厂是难以满足无水条件的，当传动带上有水时，水具有反光性，成像也是明亮的。这样成像后，就难较准确地分割出瓷砖边缘。圆顶光光源在照射瓷砖和皮带上的水珠时，会将圆顶光中的LED颗粒形状通过瓷砖反光面反射到相机图像中，所成图像也不利于图像分割。另外，当拖动瓷砖运动的皮带磨损程度不同时，皮带表面颜色变化复杂，这会造成成像后的图像难以准确、稳定地分割。

上光源射斜照式瓷砖图像采集方案是利用瓷砖面与传输皮带间的高度差，光线从瓷砖面到皮带面进行斜照时，会在皮带面上形成阴影暗区，利用这一阴影暗区将瓷砖边角突显出来，形成清晰的轮廓。由于暗区是瓷砖阴影形成，因此，即使皮带上有水，暗区依然存在。另外，瓷砖倒边角、皮带磨损与否也不影响瓷砖边缘的成像。采用经典的分割算法对LED平行光源斜照瓷砖拍摄到的图像进行分割，可以有效克服水滴、倒边角、皮带磨损的干扰，提高瓷砖边角图像分割的精准度。

发明内容

目前市场上的瓷砖尺寸检测设备都是以下光源方式实现瓷砖尺寸检测。本发明的目的是提供一种用于瓷砖尺寸检测的上光源斜照式图像采集新方法，以解决采用传统上光源方案进行瓷砖图像采集过程中，由于皮带上的水滴和瓷砖倒边角问题以及皮带磨损问题而影响瓷砖边角成像质量，使图像分割精度大大降低的问题。本方法利用瓷砖面与传输皮带间的高度差，光源从瓷砖面到皮带面进行斜照时，会在皮带面上形成阴影暗区，利用这一阴影暗区将瓷砖边角突显出来，形成清晰的轮廓。由于暗区是瓷砖阴影形成，因此，即使皮带上有水，皮带磨损等情况发生，暗区依然存在。另外，瓷砖倒边角与否也不影响瓷砖边缘的成像。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案包括下列步骤：

(1)将四个摄像机安装在瓷砖四个边角的正上方，使瓷砖边角点与对应摄像机视野中心重合；

(2)将平行光源安装在瓷砖边角的斜上方，使光线沿竖直一定角度方向倾斜照射瓷砖边角；

(3)倾斜平行光束从瓷砖表面照射到皮带表面，由于瓷砖与传输皮带间存在一定的高度差，因此瓷砖边缘会在传输皮带上形成一定宽度的阴影暗区；

(4)摄像机拍摄瓷砖边角及暗区图像；

(5)采用图像分割算法对拍摄到的瓷砖图像进行分割，精确分割出瓷砖边角。

由于以上技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)抗干扰性强。斜照式光源照射形成的阴影暗区将瓷砖边角的边缘轮廓清晰呈现，即使皮带或砖面上粘有水珠，阴影暗区依然存在，瓷砖边缘一样清晰。

(2)瓷砖是否倒角，不影响瓷砖尺寸检测。同时，可对瓷砖倒角的大小进行检测。

(3)可实现无接触、高速的在线瓷砖尺寸检测。

(4)易于实现多种瓷砖质量检测设备的整合，譬如将瓷砖尺寸和瓷砖平整度检测设备合并为一体检测机。

(5)图像采集质量不受传输皮带磨损程度的影响。

附图说明

图1本发明上光源斜照式图像采集新方法示意图；

图2侧射平行光下，白色瓷砖试验效果；

图3侧射平行光下，黑色瓷砖试验效果；

图4侧射平行光下，花色瓷砖试验效果。

附图标记说明：a.摄像机，b.LED平行光源，c.瓷砖，d.皮带，e.暗区，f.亮区，g.圆形明亮区

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1所示，a为相机，b为LED光源，c为瓷砖，d为传输瓷砖的皮带。摄像机a安装在瓷砖边角正上方，瓷砖边角点与摄像机视野中心重合，LED(5W)平行光源b安装高度与摄像机镜头面大致一致，水平方向距摄像头20～160mm。让LED平行光源沿竖直方向偏一定角度倾斜照射瓷砖边角，使得LED平行光源b的光束从瓷砖c表面倾斜照射到皮带d表面，在瓷砖面和皮带面之间形成一阴影暗区e，暗区e的宽度与LED光源倾斜照射角度有关，可根据需要调整。用摄像机a对瓷砖边角进行拍摄，能获得边缘清晰的瓷砖边角图像。利用上光源斜照式图像采集新方法对不同花色的瓷砖进行图像采集，都能形成清晰的、易于分割的图像。测试的效果如图2，图3，图4所示。

Claims (1)

1.用于瓷砖尺寸检测的上光源斜照式图像采集新方法，其特征在于利用上光源进行图像采集、分割，包括下列步骤：

(1)将四个摄像机安装在瓷砖四个边角的正上方，使瓷砖边角点与对应摄像机视野中心重合；

(2)将平行光源安装在瓷砖边角的斜上方，使光线沿竖直一定角度方向倾斜照射瓷砖边角；

(3)倾斜平行光束从瓷砖表面照射到皮带表面，由于瓷砖与传输皮带间存在一定的高度差，因此瓷砖边缘会在传输皮带上形成一定宽度的阴影暗区；

(4)由位置传感器触发摄像机拍摄瓷砖边角及暗区图像；

(5)采用图像分割算法对拍摄到的瓷砖图像进行分割，精确分割出瓷砖边角。

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