CN108088846A - 物体表面瑕疵检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种物体表面瑕疵检测方法，包括：采集位于待测物体表面的原始图像片段；根于预先存储的映射关系，将所述原始图像片段展平得到第一图像片段；根据预先存储的匹配关系，将所述第一图像片段进行拼接得到第一图像；识别检测所述第一图像。上述物体表面瑕疵检测方法根据模板物体实际图像与模板物体的表面展开图两者之间的映射关系进行待测物体的图像校正，利用该映射关系可以提高工作效率。

Description

物体表面瑕疵检测方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化领域，特别是涉及物体表面瑕疵检测方法及系统。

背景技术

目前制瓶厂在瓶体的生产过程中需要对瓶体表面进行检测，查看是否存在缺陷。通常需要依靠人工进行检查。随着瓶体生产中越来越严格的质量要求，传统的人工检测瓶体外观已无法满足生产需求。另外，人工检测不仅没有标准的检测数据，而且检测效率低，进而影响产品质量。

发明内容

基于此，有必要针对人工检测没有标准的检测数据及其效率低的问题，提供一种物体表面瑕疵检测方法及系统。

一种物体表面瑕疵检测方法，包括：采集位于待测物体表面的原始图像片段；根据预先存储的映射关系，将所述原始图像片段展平得到第一图像片段；根据预先存储的匹配关系，将所述第一图像片段进行拼接得到第一图像；识别检测所述第一图像。

上述物体表面瑕疵检测方法根据模板物体实际图像与模板物体的表面展开图两者之间的映射关系进行待测物体的图像校正，利用该映射关系可以提高工作效率。

在其中一个实施例中，在所述采集位于待测物体表面的原始图像片段步骤之前还包括：向模板物体发射激光线；采集位于所述模板物体表面带有激光线的扫描图像；将所述扫描图像上的激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段，并存储所述扫描图像上的像素点与所述第二图像片段像素点之间的映射关系；根据相邻所述第二图像片段之间的匹配关系，将相邻所述第二图像片段进行拼接得到第二图像，并存储相邻所述第二图像片段之间的匹配关系。

在其中一个实施例中，所述模板物体与所述待测物体形状尺寸相同。

在其中一个实施例中，所述匹配关系包括：相邻所述第一图像片段之间像素点坐标的配准融合关系。

一种物体表面瑕疵检测系统，包括：模板信息建立系统，用于根据已知的模板物体建立模板物体实际图像片段与模板物体的表面展开图片段两者之间的映射关系，和模板物体的表面展开图片段之间的匹配关系，并存储所述映射关系和所述匹配关系；模板信息应用系统，根据所述映射关系和所述匹配关系，将所述待测物体表面展开，并识别检测所述待测物体表面的平面展开图。

上述物体表面瑕疵检测方法根据模板物体实际图像与模板物体的表面展开图两者之间的映射关系进行待测物体的图像校正，利用该映射关系可以提高工作效率。

在其中一个实施例中，所述模板信息建立系统包括：扫描装置，用于向所述模板物体发射激光线；第一图像采集装置，用于采集位于模板物体表面带有激光线的扫描图像；图像处理器，将所述扫描图像上的激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段，并存储所述扫描图像上的像素点与所述第二图像片段像素点之间的映射关系；根据相邻所述第二图像片段之间的匹配关系，将相邻所述第二图像片段进行拼接，获得第二图像，并存储所述匹配关系。

在其中一个实施例中，所述模板信息应用系统包括：第二图像采集装置，用于采集位于待测物体表面的第一图像片段；图像处理器，根据预先存储的所述映射关系和所述匹配，将所述第一图像片段展平并拼接得到所述第一图像，识别检测所述第一图像。

在其中一个实施例中，所述模板物体与所述待测物体形状尺寸相同。

在其中一个实施例中，所述匹配关系包括：相邻所述第一图像片段之间像素点坐标的配准融合关系。

在其中一个实施例中，所述第二图像采集装置包括相机阵列。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的利用模板物体建立映射关系和匹配关系流程图；

图2为本申请的一个实施例提供的模板物体检测装置示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的建立映射关系的过程示意图；

图4为本申请的一个实施例提供的待测物体检测装置俯视图。

其中：

101 第二扫描图像

102 第二图像片段

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在一个实施例中，本申请提供一种物体表面瑕疵检测方法。首先，获得非平面待测物体的表面展开图。其次，对待测物体的表面展开图进行检测，检查待测物体表面是否存在瑕疵。

具体的，首先，获得模板物体在图像采集装置中的图像。其次，建立模板物体在图像采集装置中的图像片段与模板物体的表面展开图片段两者之间的映射关系，然后建立模板物体的表面展开图片段之间的匹配关系，将模板物体的表面展开图片段进行拼接。最后，利用该映射关系和匹配关系获得待测物体的表面展开图。

请参见图1，在一个实施例中，本申请提供一种建立模板物体实际图像片段与模板物体的表面展开图片段之间的映射关系，和模板物体的表面展开图片段之间的匹配关系，主要包括以下步骤：

S100：向模板物体发射激光线。

采用扫描装置向模板物体发射激光线。模板物体可以为表面不规则物体或表面规则物体。模板物体与待测物体的尺寸形状等完全相同，利用模板物体建立的映射关系和匹配关系也可应用于待测物体。扫描装置可以是激光扫描仪、雷达扫描仪等，本申请选用激光扫描仪。将激光扫描仪固定在承载装置上，激光扫描仪的镜头朝向模板物体。

具体的，启动激光扫描仪。激光扫描仪向模板物体发射激光，并在模板物体表面形成激光线。

S200：采集位于模板表面带有激光线的扫描图像。

当激光扫描仪将激光发射到模板物体表面时，图像采集装置采集被激光线覆盖的模板物体表面图像，获得扫描图像。

图像采集装置可以是照相机、摄像机等具有图像采集功能的装置，用于采集带有激光线的模板物体表面图像。在本实施例中，选用相机作为图像采集装置。

具体的，请参见图2，相机的安装高度与模板物体的高度相同。相机到模板中心轴的距离为D。相机的安装高度的H。相机的光轴与水平线的角度为a。激光扫描仪安装在相机下。激光扫描仪与相机在同一竖直线上。

激光扫描仪每隔一段时间发射激光线至模板物体表面。相机采集被激光线覆盖的模板物体表面的扫描图像。

S300：将扫描图像上的激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段，并存储扫描图像上的像素点与第二图像片段像素点之间的映射关系。

采用图像处理器建立扫描图像上的像素点与第二图像片段像素点之间的映射关系。

具体的，请参见图3，首先图像处理器通过图像处理和计算获取图像坐标系下，一条激光线上某像素点的二维平面坐标。然后，图像处理器按激光线上像素点的排列顺序将该激光线上的像素点在平面上重新排列成行，建立相机中的激光线像素点与平面图像中的激光线像素点之间的映射关系。

将激光扫描仪上下移动，投影到模板物体上的激光线也随之移动，并在模板物体表面形成激光阵列。激光扫描仪每扫描一次，图像采集装置采集一次带有激光线的扫描图像。图像处理器将每一条激光线上的像素点均按顺序重新在平面图像上排列成行，形成展平后的激光线阵图像，即第二扫描图像101。

第二扫描图像101的激光线阵中相邻两条激光线中间未扫描区域利用插值法填补。插值方法具体可以为：双线性插值法、双三次插值法、临近像素插值法等。将未扫描区域填补完成后即可得到第二图像片段102。此时，图像处理器建立起模板物体表面图像与第二图像片段102之间的映射关系，并存储该映射关系。

以上步骤为相机采集的模板物体的一个侧面图像片段。将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第二个第二图像片段102。将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第三个第二图像片段102。将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第四个第二图像片段102。将模板物体旋转三次90°后，模板物体的外表面全部采集完毕。

可选的，也可以将模板物体旋转其他角度，例如120°、180°，只要能采集到模板物体的整个外表面即可。

S400：根据第二图像片段之间的匹配关系，将展平后的四个第二图像片段进行拼接。

在一个实施例中，匹配关系包括相邻第二图像片段102上像素点坐标的配准融合关系。

具体的，图像处理器将四个第二图像片段102进行像素点坐标的配准，将具有相同坐标的像素点融合，从而将四个平面拼接，得到模板物体的表面展开图。将前述匹配关系存储于图像处理器中。

基于上述建立的映射关系和匹配关系，在又一实施例中，本申请提供一种物体表面瑕疵检测方法。模板物体与待测物体的大小尺寸等相同，故应用上述已建立的映射关系和匹配关系，可以将待测物体的表面展开。

在本申请的一个实施例中，采用图像采集装置采集位于待测物体表面的原始图像片段。

在一个实施例中，图像采集装置可以是照相机、摄像机等具有采集图像功能的装置，用于采集带有扫描线的待测物体表面图像。在本实施例中，选用相机阵列作为图像采集装置。相机阵列由数量合适的相机组成，可以由四个相机组成，也可以由两个相机组成，只要相机阵列能全面采集到模板物体的表面图像即可。

具体的，由于测量模板物体时，将模板物体三次旋转90°采集模板物体的外表面并建立映射关系与匹配关系。故在一个实施例中，相机阵列由四个相机组成，且四个相机的位置组成一个正方形。四个相机的高度都为H，相机中心到待测物体中心的距离都为D，相机镜头的倾角都为a。因此，用此四个相机同时采集待测物体的效果，相当于将模板物体三次旋转90°，用一个相机分别采集四次的效果。相机采集到位于待测物体表面的原始图像片段后，将四幅原始图像片段传入图像处理器中处理。

图像处理器根据存储的映射关系，将四幅原始图像片段依次展平得到第一图像片段。第一图像片段为相机采集到的待测物体的表面展开图片段。处理器根据存储的匹配关系，将四幅第一图像片段进行拼接，得到第一图像。第一图像即为待测物体的表面展开图。将待测物体的表面展开，便于处理器检测待测物体的表面是否存在瑕疵，或对待测物体表面进行印刷等其他操作。

本申请的另一实施例提供一种物体表面瑕疵检测系统，包括：模板信息建立系统和模板信息应用系统。

在一个实施例中，模板信息建立系统于根据已知的模板物体建立模板物体表面图像与模板物体表面展开图之间的对应关系，并存储对应关系。

在一个实施例中，对应关系包括模板物体表面图像片段与模板物体表面展开图片段之间的映射关系，和模板物体表面展开图片段之间的匹配关系。

在一个实施例中，模板信息建立系统包括扫描装置、第一图像采集装置和图像处理器。

具体的，扫描装置可以为雷达扫描仪、激光扫描仪等。在本申请的一个实施例中，扫描装置选用激光扫描仪。激光扫描仪用于向模板物体发射水平走向的激光线。

第一图像采集装置可以是照相机、摄像机等具有采集图像功能的装置，用于采集位于模板物体表面带有激光线的扫描图像。在本申请的一个实施例中，图像采集装置选用相机。

图像处理器用于将扫描图像上的激光线激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段102。然后根据第二图像片段102之间的匹配关系，将第二图像片段102进行拼接，获得第二图像，并存储所述匹配关系。

在一个实施例中，模板信息应用系统根据对应关系，将待测物体表面图像展开，并识别检测所述待测物体的表面展开图。

在一个实施例中，模板信息应用系统包括第二图像采集装置和图像处理器。

具体的，第二图像采集装置可以是照相机、摄像机等具有采集图像功能的装置。在本申请的一个实施例中，第二图像采集装置选用相机阵列。相机阵列用于采集位于待测物体表面的第一图像片段。

图像处理器根据预先存储的映射关系，将第一图像片段展平。然后根据预先存储的匹配关系，将展平后的第一图像片段进行拼接，得到第一图像。第一图像即为待测物体的表面展开图。将待测物体的表面展开，便于处理器检测待测物体的表面是否存在瑕疵，或对待测物体表面进行印刷等其他操作。

在本申请的一个实施例中，图像处理器包括存储器，用于存储映射关系和匹配关系。

下面提供本实施例的具体应用场景：

将模板物体放置于扫描台上。激光扫描仪每隔一段时间向模板物体发射水平走向的激光线。图像采集装置采集带有激光线的扫描图像。图像采集装置将采集到的扫描图像传输至图像处理器中处理。

具体的，激光扫描仪每扫描一次，图像采集装置采集一次带有激光线的扫描图像。图像处理器将每一条激光线上的像素点均按顺序重新在平面图像上排列成行，形成展平后的激光线阵图像，即第二扫描图像101。

第二扫描图像101的激光线阵中相邻两条激光线中间未扫描区域利用插值法填补。插值方法具体可以为：双线性插值法、双三次插值法、临近像素插值法等。将未扫描区域填补完成后即可得到第二图像片段102。此时，图像处理器建立起模板物体表面图像与第二图像片段102之间的映射关系，并存储该映射关系。

将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第二个第二图像片段102。将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第三个第二图像片段102。将模板物体旋转90°，扫描采集下一个侧面图像，利用上述映射关系将侧面图像展平得到第四个第二图像片段102。将模板物体旋转三次90°后，模板物体的外表面全部采集完毕。

图像处理器将四个第二图像片段102进行像素点坐标的配准，将具有相同坐标的像素点融合，从而将四个平面拼接，得到模板物体的表面展开图。第二图像片段之间像素点坐标的配准融合关系即为第二图像片段之间的匹配关系。图像处理器存储该匹配关系。

由于模板物体与待测物体的大小尺寸相同，故基于上述建立的映射关系和匹配关系，可以将待测物体的表面展开。

采用四个相机组成的相机阵列采集待测物体表面的原始图像片段。四个相机安装的高度、相机到待测物体的距离、相机镜头的倾角都相同。相机采集到位于待测物体表面的原始图像片段后，将四幅原始图像片段传入图像处理器中处理。图像处理器根据存储的映射关系，将四幅原始图像片段依次展平得到第一图像片段。处理器根据存储的匹配关系，将四幅第一图像片段进行拼接，得到第一图像。第一图像即为待测物体的表面展开图。将待测物体的表面展开，便于处理器检测待测物体的表面是否存在瑕疵，或对待测物体表面进行印刷等其他操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种物体表面瑕疵检测方法，其特征在于，包括：

采集位于待测物体表面的原始图像片段；

根据预先存储的映射关系，将所述原始图像片段展平得到第一图像片段；

根据预先存储的匹配关系，将所述第一图像片段进行拼接得到第一图像；

识别检测所述第一图像。

2.根据权利要求1所述的物体表面瑕疵检测方法，其特征在于，在所述采集位于待测物体表面的原始图像片段步骤之前还包括：

向模板物体发射激光线；

采集位于所述模板物体表面带有激光线的扫描图像；

将所述扫描图像上的激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段，并存储所述扫描图像上的像素点与所述第二图像片段像素点之间的映射关系；

根据相邻所述第二图像片段之间的匹配关系，将相邻所述第二图像片段进行拼接得到第二图像，并存储相邻所述第二图像片段之间的匹配关系。

3.根据权利要求2所述的物体表面瑕疵检测方法，其特征在于，所述模板物体与所述待测物体形状尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的物体表面瑕疵检测方法，其特征在于，所述匹配关系包括：

相邻所述第一图像片段之间像素点坐标的配准融合关系。

5.一种物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，包括：

模板信息建立系统，用于根据已知的模板物体建立模板物体实际图像片段与模板物体的表面展开图片段两者之间的映射关系，和模板物体的表面展开图片段之间的匹配关系，并存储所述映射关系和所述匹配关系；

模板信息应用系统，根据所述映射关系和所述匹配关系，将所述待测物体表面展开，并识别检测所述待测物体表面的平面展开图。

6.根据权利要求5所述的物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，所述模板信息建立系统包括：

扫描装置，用于向所述模板物体发射激光线；

第一图像采集装置，用于采集位于模板物体表面带有激光线的扫描图像；

图像处理器，将所述扫描图像上的激光线位置的像素点映射到平面图像的水平位置，得到第二图像片段，并存储所述扫描图像上的像素点与所述第二图像片段像素点之间的映射关系；

根据相邻所述第二图像片段之间的匹配关系，将相邻所述第二图像片段进行拼接，获得第二图像，并存储所述匹配关系。

7.根据权利要求5所述的物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，所述模板信息应用系统包括：

第二图像采集装置，用于采集位于待测物体表面的第一图像片段；

图像处理器，根据预先存储的所述映射关系和所述匹配，将所述第一图像片段展平并拼接得到所述第一图像，识别检测所述第一图像。

8.根据权利要求5所述的物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，所述模板物体与所述待测物体形状尺寸相同。

9.根据权利要求7所述的物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，所述匹配关系包括：

相邻所述第一图像片段之间像素点坐标的配准融合关系。

10.根据权利要求7所述的物体表面瑕疵检测系统，其特征在于，所述第二图像采集装置包括相机阵列。