CN109187583B - 一种汽车车身缺陷增强方法及装置 - Google Patents

一种汽车车身缺陷增强方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车车身缺陷增强方法及装置，涉及机器视觉及图像处理领域，以解决目前缺陷增强方法受反射率影响以及信噪比低的问题。该方法包括：在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，该初始条纹为相移条纹图组中的第一相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；将该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。该方法可以用于缺陷提取及噪声抑制的场景中。该方法包括获取模块和构图模块。本发明能够解决现有技术受反射率影响、信噪比低的问题。

Description

一种汽车车身缺陷增强方法及装置
技术领域
本发明属于机器视觉及图像处理领域，具体涉及一种汽车车身缺陷增强方法及装置。
背景技术
近年来，机器视觉技术及图像处理技术逐渐被广泛应用于汽车车身、家用电器外壳、喷漆表面、机加工件等产品的表面缺陷检测。目前，对于镜面或类镜面表面工件的缺陷检测，通常采用反射条纹测量方法。该方法通常包括：在被测工件附近放置的显示器或屏幕上显示相移条纹图，相机依次拍摄被被测工件表面反射后的相移条纹图，得到一系列拍摄图，对拍摄图进行图像处理及分析，以识别缺陷。对于尺寸小、凹凸不明显等难以检测的缺陷，由于工件表面反射率、拍摄角度等影响，其对应的拍摄条纹亮度并无明显变化，直接对拍摄条纹图进行处理往往难以有效检测缺陷，因此对原图进行缺陷增强显得十分必要。
常用的缺陷增强方法主要从条纹亮度、相位以及调制度等几方面展开研究。基于条纹亮度的缺陷增强方法，通过直接对条纹亮度进行倍增达到增强缺陷的目的，但是该方法在增强缺陷区域的同时，同步放大了噪声，降低了图像的信噪比，容易对缺陷检测造成较多干扰，引起缺陷误检。基于相位的缺陷增强方法，根据缺陷必定引起条纹相位突变的假设，通过计算拍摄条纹图的相位，由于缺陷区域的相位存在突变，正常区域的相位变化平缓，从而凸显了缺陷。该方法为获得较好的图像性能，需采用足够高频率的条纹，造成所求解的相位存在包裹，影响缺陷检测，而解包裹则需要投影多种频率的条纹图，这将严重影响检测效率。基于调制度的方法则通过计算条纹的调制度增强缺陷，由于缺陷区域的条纹调制度往往存在突变，与正常区域存在较大差异，以此达到缺陷增强的目的。该方法由于未考虑工件表面反射率的影响，尤其对于一些类镜面表面，调制度受反射率影响较大，往往造成缺陷增强效果较低甚至失败。
综上所述，目前缺陷增强方法普遍存在的信噪比低、受相位包裹影响以及受表面反射率影响的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车车身缺陷增强方法及装置，以解决现有技术受反射率影响、信噪比低的问题。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种汽车车身缺陷增强方法，包括以下步骤：
1)在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，其中初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；
2)根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；
3)根据初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；
4)将归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，归一化条纹图组包括N幅归一化条纹图；
根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组，包括：
选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图；
对于归一化条纹图组中的第M+1幅归一化条纹图，均通过执行下述步骤获取：对第M幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔，获取相移后的第M+1幅归一化条纹图，M为小于或等于N-1的正整数。
本发明进一步的改进在于，选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图，包括：
将归一化系数作为第一归一化条纹的调制度和第一归一化条纹的平均亮度，并将初始条纹的相位作为第一归一化条纹的相位，获取第一归一化条纹，第一归一化条纹为第一幅归一化条纹图的条纹。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，根据初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图，包括：
将初始条纹的调制度与初始条纹的平均亮度的每个对应像素位置的值进行相除，得到初始的归一化调制度图，并对初始的归一化调制度图乘以预设系数，得到最终的归一化调制度图。
本发明进一步的改进在于，步骤4)中，将归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组，包括：
以相移步数为时间变量，将第一幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的开始时刻的图像，并依次将归一化条纹图组中除第一幅归一化条纹图以外的N-1幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的中间时刻的图像，以及将最终的归一化调制度图作为缺陷增强图组的最终时刻的图像，从而构成缺陷增强图组；
其中，中间时刻为开始时刻和最终时刻之间的时刻。
一种汽车车身缺陷增强装置，包括获取模块和构图模块；
获取模块，用于在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；并根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；以及根据初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；
构图模块，用于将获取模块获取的归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
本发明进一步的改进在于，归一化条纹图组包括N幅归一化条纹图；
获取模块，具体用于选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图；以及对于归一化条纹图组中的第M+1幅归一化条纹图，均通过执行下述步骤获取：对第M幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔，获取相移后的第M+1幅归一化条纹图，M为小于或等于N-1的正整数；
或者，获取模块，具体用于将归一化系数作为第一归一化条纹的调制度和第一归一化条纹的平均亮度，并将初始条纹的相位作为第一归一化条纹的相位，获取第一归一化条纹，第一归一化条纹为第一幅归一化条纹图的条纹；
或者，获取模块，具体用于将初始条纹的调制度与初始条纹的平均亮度的每个对应像素位置的值进行相除，得到初始的归一化调制度图，并对初始的归一化调制度图乘以预设系数，得到最终的归一化调制度图。
本发明进一步的改进在于，构图模块，具体用于以相移步数为时间变量，将第一幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的开始时刻的图像，并依次将归一化条纹图组中除第一幅归一化条纹图以外的N-1幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的中间时刻的图像，以及将最终的归一化调制度图作为缺陷增强图组的最终时刻的图像，从而构成缺陷增强图组；
其中，中间时刻为开始时刻和最终时刻之间的时刻。
一种装置，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的汽车车身缺陷增强方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的汽车车身缺陷增强方法的步骤。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种汽车车身缺陷增强方法，在获取相移条纹图组之后，可以根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，该初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；并根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；且根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；以及将该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。通过该方法，由于归一化条纹图组中的相位不受反射率影响，且归一化调制度图为初始条纹的调制度与初始条纹的平均亮度的比值，消除了工件表面反射率的影响，因此，当检测类镜面工件时，可以降低工件表面的反射率不均一对缺陷增强效果的影响；同时，由于该方法综合了不同相移步数的归一化条纹图组及归一化调制度图，因此可以提供更丰富的缺陷增强信息，如此可以起到抑制和剔除干扰的作用，从而可以提高信噪比。
本发明提供的一种汽车车身缺陷增强装置，该装置采用了不受反射率影响的归一化条纹图组及归一化调制度图，当检测类镜面工件时，可以降低工件表面的反射率不均一对缺陷增强效果的影响，并且，该装置综合了归一化条纹图组及归一化调制度图，可以提供更丰富的缺陷增强信息，能够进一步提高信噪比。
本发明提供的一种装置，该装置综合采用了归一化条纹图组及归一化调制度图，可以降低工件表面反射率对缺陷增强效果的影响，且能够提供更丰富的缺陷增强信息，进一步提高信噪比。
本发明提供的一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质采用了归一化条纹图组及归一化调制度图，避免了工件表面反射率的影响，提升了缺陷增强效果，同时，又能提供更全面的缺陷增强信息，降低干扰及噪声的影响，保证了高的信噪比。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种检测系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种汽车车身缺陷增强方法的示意图；
图3和图4为本发明实施例提供的两种相移条纹图的示意图；
图5为本发明实施例提供的缺陷增强图组的示意图；
图6为本发明实施例提供的汽车车身缺陷增强装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
第一方面，本发明实施例提供了一种汽车车身缺陷增强方法，该方法可以包括：在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，该初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；将该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
第二方面，本发明实施例提供了一种汽车车身缺陷增强装置，该装置包括获取模块和构图模块。获取模块，用于在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，该初始条纹为所述相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；并根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；以及根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图。构图模块，用于将获取模块获取的该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
第三方面，本发明实施例提供了一种汽车车身缺陷增强装置，包括处理器、存储器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现第一方面提供的缺陷增强方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的缺陷增强方法的步骤。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种检测系统的示意图。如图1所示，该检测系统可以包括待检测工件1、相机2、屏幕3和计算机4。其中，该屏幕3可以用于显示条纹图；该待检测工件1可以反射该屏幕3显示的条纹图；该相机2可以用于对待检测工件1进行拍摄，以获取待检测工件1表面反射的条纹图；该计算机4可以用于处理、存储获取的条纹图。
需要说明的是，本发明实施例对相机的类型和屏幕的类型不做具体限定，具体可以根据实际使用需求确定。例如，该相机可以为具备高精度拍摄性能的工业相机，该屏幕可以为自显示屏幕或被动显示屏幕。具体的，自显示屏幕可以为LCD显示器或者LED屏幕墙等；被动显示屏幕可以为不具备自身显示功能的屏幕，例如白板或幕布等。以被动显示屏幕为白板为例进行示例性说明，当其他装置(如投影仪)将条纹图投影到白板上时，该白板可以显示条纹图。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种汽车车身缺陷增强方法。该方法包括下述的步骤1)至步骤4)。
1)在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度。
其中，初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数。
示例性的，如图3和图4所示，为本发明实施例提供的屏幕显示的条纹图示例。如图3所示，屏幕上显示的条纹图所采用的条纹可为矩形条纹；如图4所示，屏幕上显示的条纹图所采用的条纹可为正弦条纹。假设图3或图4中条纹的相移量为δ，且相移步数为4，那么可以有四幅相移条纹图，即i＝1代表相移量为δ的第一步相移的条纹图，i＝2代表相移量为2δ的第二步相移的条纹图，i＝3代表相移量为3δ的第三步相移的条纹图，i＝4代表相移量为4δ的第四步相移的条纹图。
可选的，上述步骤1)具体可以包括下述的步骤101)和步骤102)。
101)计算初始条纹的平均亮度：假设获取的相移条纹图组包括N幅相移条纹图(该N幅相移条纹图可以经过N步相移获取)，且每幅相移条纹图用Ii(x,y)表示(i＝1,2,3,…,N)，则根据N步相移算法中的第一公式，计算初始条纹的平均亮度A(x,y)。
示例性的，第一公式具体可以为：
Figure BDA0001747373690000091
102)根据N步相移算法中的第二公式和第三公式，分别计算条纹的调制度B(x,y)及相位
Figure BDA0001747373690000092
示例性的，第二公式具体可以为：
Figure BDA0001747373690000093
及第三公式具体可以为：
Figure BDA0001747373690000094
可选的，在上述步骤1)之前，本发明实施例提供的缺陷增强方法还可以包括：获取相移条纹图组。具体的，工件放置与相机拍摄视场中，显示器依次显示具有不同相移量的相移条纹图，继而相机对反射有条纹图的工件进行拍摄，得到相移条纹图组。
2)根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组。
可选的，归一化条纹图组可以包括N幅归一化条纹图。
可选的，上述步骤2)具体可以包括下述的步骤201)至步骤202)。
201)选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图。
202)对于归一化条纹图组中的第M+1幅归一化条纹图，均通过执行下述步骤获取：对第M幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔，获取相移后的第M+1幅归一化条纹图，M为小于或等于N-1的正整数。
示例性的，当M＝1时，可以对第1幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔(即对第1幅归一化条纹图进行第一步相移)，获取相移后的第2幅归一化条纹图；当M＝2时，可以对第2幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔(即对第2幅归一化条纹图进行第二步相移)，获取相移后的第3幅归一化条纹图；当M＝3时，可以对第3幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔(即对第3幅归一化条纹图进行第三步相移)，获取相移后的第4幅归一化条纹图；以此类推，经过N(i＝1,2,3,…N)步相移，可以得到一系列相移后的归一化条纹图。
3)根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图。
可选的，上述步骤3)具体可以通过下述的步骤实现。
选择某一合适的常数系数α，根据下式计算归一化调制度图。
Figure BDA0001747373690000101
4)将该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
示例性的，如图5所示，为所构建的缺陷增强图组。根据步骤2)与步骤3)的结果，以归一化条纹图的相移步数为时间变量t，以时间为顺序，对归一化条纹图及归一化调制度进行排序，t＝1时刻为第一步相移时的归一化条纹图，t＝2时刻为第二步相移时的归一化条纹图，依次类推，t＝N为第N步相移时的归一化条纹图，最后一个时刻，即t＝N+1时刻，对应的为归一化调制度。从而构成时间维度为N+1，空间维度为图像像素分辨率的一组时空序列组图。
示例性的，如图6所示，为本发明实施例提供的一种装置。该装置可以包括获取模块和构图模块。获取模块，可以用于在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，该初始条纹为所述相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；并根据该初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；以及根据该初始条纹的调制度和该初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图。构图模块，用于将获取模块获取的该归一化条纹图组和该归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
示例性的，获取模块可以包括处理器、存储器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现本发明的缺陷增强方法的各个步骤。

Claims (5)

1.一种汽车车身缺陷增强方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，其中初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；
2）根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；归一化条纹图组包括N幅归一化条纹图；
根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组，包括：
选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图，包括：
将归一化系数作为第一归一化条纹的调制度和第一归一化条纹的平均亮度，并将初始条纹的相位作为第一归一化条纹的相位，获取第一归一化条纹，第一归一化条纹为第一幅归一化条纹图的条纹；
对于归一化条纹图组中的第M+1幅归一化条纹图，均通过执行下述步骤获取：对第M幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔，获取相移后的第M+1幅归一化条纹图，M为小于或等于N-1的正整数；
3）根据初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图，包括：
将初始条纹的调制度与初始条纹的平均亮度的每个对应像素位置的值进行相除，得到初始的归一化调制度图，并对初始的归一化调制度图乘以预设系数，得到最终的归一化调制度图；
4）将归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组。
2.根据权利要求1所述的一种汽车车身缺陷增强方法，其特征在于，步骤4）中，将归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组，包括：
以相移步数为时间变量，将第一幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的开始时刻的图像，并依次将归一化条纹图组中除第一幅归一化条纹图以外的N-1幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的中间时刻的图像，以及将最终的归一化调制度图作为缺陷增强图组的最终时刻的图像，从而构成缺陷增强图组；
其中，中间时刻为开始时刻和最终时刻之间的时刻。
3.一种汽车车身缺陷增强装置，其特征在于，包括获取模块和构图模块；
获取模块，用于在获取相移条纹图组之后，根据N步相移算法，分别获取初始条纹的相位、初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，初始条纹为相移条纹图组中的第一幅相移条纹图的条纹，N为大于2的正整数；并根据初始条纹的相位，获取归一化条纹图组；以及根据初始条纹的调制度和初始条纹的平均亮度，获取归一化调制度图；归一化条纹图组包括N幅归一化条纹图；
选取第一常数作为归一化系数，并根据归一化系数和初始条纹的相位，获取N幅归一化条纹图中的第一幅归一化条纹图；以及对于归一化条纹图组中的第M+1幅归一化条纹图，均通过执行下述步骤获取：对第M幅归一化条纹图的相位偏置预设相位间隔，获取相移后的第M+1幅归一化条纹图，M为小于或等于N-1的正整数；
将归一化系数作为第一归一化条纹的调制度和第一归一化条纹的平均亮度，并将初始条纹的相位作为第一归一化条纹的相位，获取第一归一化条纹，第一归一化条纹为第一幅归一化条纹图的条纹；
将初始条纹的调制度与初始条纹的平均亮度的每个对应像素位置的值进行相除，得到初始的归一化调制度图，并对初始的归一化调制度图乘以预设系数，得到最终的归一化调制度图；
构图模块，用于将获取模块获取的归一化条纹图组和归一化调制度图，构成缺陷增强图组；以相移步数为时间变量，将第一幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的开始时刻的图像，并依次将归一化条纹图组中除第一幅归一化条纹图以外的N-1幅归一化条纹图作为缺陷增强图组的中间时刻的图像，以及将最终的归一化调制度图作为缺陷增强图组的最终时刻的图像，从而构成缺陷增强图组；
其中，中间时刻为开始时刻和最终时刻之间的时刻。
4.一种汽车车身缺陷增强装置，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的汽车车身缺陷增强方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的汽车车身缺陷增强方法的步骤。
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