CN109870410A - 一种全自动多通道光源快速成像检测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及成像检测领域，尤其是一种全自动多通道光源快速成像检测方法及其系统，为了解决传统光源系统所拍摄的影像由人工进行判定质量好坏，易造成判定误判，在光线调节方面也需要浪费大量时间的问题，提供一种全自动多通道光源快速成像检测方法，步骤：a）将待测物固定确定拍摄区域；b）保持待测物固定不动，对步骤a）中的拍摄区域进行多通道的影像拍摄；c）在拍摄的影像上划定搜索区域，搜寻搜索区域内的线段，计算线段加权分数；d）在线段得分中选出得分最高的作为该线段的最优影像，在最优影像上测量线段与线段之间的距离，所得距离测量值与设计值对比；总的来说本发明具有结构简单、拍摄迅速、全自动化和误差小的特点。

Description

一种全自动多通道光源快速成像检测方法及其系统

技术领域

本发明涉及成像检测领域，尤其是一种全自动多通道光源快速成像检测方法及其系统。

背景技术

现有的自动光学检测系统由相机、光源、光源控制器、计算机和控制硬件动作并计算检测结果的软件所组成；利用软件控制光源亮度、触发相机取像，将取得的影像信息进行算法运算，定位或框选出待测物位置，以达到检测数值的目的；现有自动光学检测系统采用固定角度光源，搭配相机拍摄影像进行影像分析，在更换拍摄对象后，需耗费大量时间重新设计、实验打光架构才可继续进行检测工作，且无法定义所设计的打光架构的拍摄质量，因传统光源系统所拍摄的影像由人工进行判定质量好坏，易造成判定误判，在光线调节方面也需要浪费大量时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决传统光源系统所拍摄的影像由人工进行判定质量好坏，易造成判定误判，在光线调节方面也需要浪费大量时间的问题，提供一种全自动多通道光源快速成像检测方法及其系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全自动多通道光源快速成像检测方法，包括以下步骤；

a）将待测物固定，调整相机的镜头使其对准需要拍摄线条的区域，确定拍摄区域；

b）保持待测物固定不动，对步骤a）中的拍摄区域进行多通道的影像拍摄，拍摄的影像数大于或等于光源的通道数，光源的通道数为光源上用于安装灯珠的安装面数量，乘以每个安装面上安装灯珠的层数，安装面上的灯珠整齐的按层叠加分布，每一层上的灯珠均朝向同一个位置、且层数越往上灯珠的安装角度越大；

c）在步骤b）拍摄的影像上划定搜索区域，搜寻搜索区域内的线段，计算线段加权分数，并记录下每张影像拍摄的通道编号、线段编号和线段得分；

d）在线段得分中选出得分最高的作为该线段的最优影像，在最优影像上测量线段与线段之间的距离，所得距离测量值与设计值对比，根据对比结果对测试品划分等级。

进一步的，所述步骤c）的作业流程如下：

1）在拍摄的影像上首次划定搜索区域，在搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段；

若在搜索区域内搜寻到符合搜寻长度和灰阶值的线段，判定找线成功；

若在搜索区域内没有搜寻到符合搜寻长度和灰阶值的线段，判定找线失败；

2）对上一步的所寻得的线段计算加权分数；

若判定找线成功，直接计算线段的加权分数；

若判定找线失败，则改变在前搜索区域的大小，在新的搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段，并记录搜索次数，直到找线成功后计算线段的加权分数；当记录的搜索次数到达设定值后，依然判定找线失败，则改变在前灰阶值的数值，并记录改变灰阶值的次数，重复步骤1）直到找线成功后计算线段的加权分数，当记录的改变灰阶值次数达到设定值后，依然判定找线失败时强制计算线段的加权分数；

3）完成步骤2）中的计算线段的加权分数，并记录下拍摄的通道编号、线段编号和线段得分。

为了统一测量标准，所述搜索区域为矩形的搜索区域，搜寻宽度为定值，通过改变搜索区域的搜寻长度，实现改变搜索区域的大小, 所述搜索区域以影像中心位置为起始原点。

为了方便测量最优影像上线段与线段之间的距离，所述步骤2）计算线段加权分数的同时，还会记录下与线段位置一致的坐标值，通过比对坐标值来实现测量最优影像上线段与线段之间的距离。

进一步的，所述灰阶值为g，g的计算公式为g=100-10×θ，其中θ为改变灰阶值的次数。

进一步的，所述搜寻长度为L，L的计算公式为L=B÷（k-1），其中B为搜寻宽度，k为搜索次数。

进一步的，所述计算线段加权分数的公式为，Line Score =（g×1.4-40）×0.8+（-12.5×L+125）×0.2，其中Line Score为线段分数，线段分数的范围介于1.6～100分之间，L为搜寻长度，g为灰阶值。

一种全自动多通道光源快速成像检测系统，包括主机、相机、光源控制器和光源，主机分别与相机和光源控制器电连接，光源控制器与用于给相机照明的光源电连接、并控制光源的亮度和光照角度；所述光源具有用于安装灯珠的安装面，安装面上的灯珠整齐的按层叠加分布，每一层上的灯珠均朝向同一个位置、且层数越上灯珠的安装角度越大。

作为优选的，所述安装面有四个，四个安装面依次连接后围成一个正方形的安装架，每个安装面上设置有五层灯珠，每层灯珠单独与光源控制器电连接、并由光源控制器控制启闭，灯珠的安装角度为5～85°。

为了方便数据采集和参照统一，所述安装面上、相同层数处的灯珠安装角度相同。

本发明的有益效果是，本发明的一种全自动多通道光源快速成像检测系统，在光源方面采用由安装面数量乘以灯珠层数，而形成的多通道光源，每个安装面每层灯珠就是一个独立的通道光源，如安装面数量为四，每个面上安装五层灯珠，那么就有二十个通道光源，每个安装面上的灯珠安装角度，只受其安装所在层数影响，层数越高，安装角度也就越大，如最底下一层的灯珠安装角度约20°、那么最上层的灯珠安装角度为80°，透过不同角度的光源，可打亮不同产品；本发明的一种全自动多通道光源快速成像检测方法，通过一系列的方法实现自动成像并计算影像中线条的加权分数，通过线段分数比对得到最佳影像，并通过测量最佳影像上线段的距离，确认被测试物品的等级；本发明和现有技术相比，传统光学量测系统为单一光源设计，尤其在检测非平面组件特定部分时无法突显组件边缘特性，导致检测误差；本发明的光学检测系统，使用多通道多角度光源，针对被检测物并以软件辅助自动计算、挑选出符合特定位置的最佳影像；当更换待测物时，一般光学检测系统需进行光学实验，找出最佳打光效果影像，需花费约1.5小时测试出4种不同的打光角度，来达到检测距离的目的，本发明只需花费大约20秒即可拍摄完成数十种光源角度，并自动选择其中数种打光角度进行取像和检测；另外一般光学测试的影像需由人工手动进行拍摄并评断影像好坏，本发明可由软件计算线段分数的方式，量化影像质量并挑选所需的角度影像，可更明确的比较各角度影像在待测物特定范围的成像差异，减少手动测试所产生的实验误差和数据遗漏状况；总的来说本发明具有结构简单、拍摄迅速、全自动化和误差小的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的硬件配置图。

图2是本发明光源的剖视图。

图3是图2灯珠另一种分布的剖视图。

图4是本发明的作业流程图。

图5是本发明的取像架构图。

图6是本发明的软件作业流程图。

图7是本发明的线段分数计算流程图。

图中:1.安装面，2.灯珠。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

图1到图3所示的一种全自动多通道光源快速成像检测系统，主要包括主机、相机、光源控制器和光源，主机也称为计算机、分别与相机和光源控制器电连接，光源控制器与用于给相机照明的光源电连接、并控制光源的亮度和光照角度；光源具有四个安装1面依次连接后围成的正方形安装架，每个安装面1上都安装了灯珠2，灯珠2整齐的按层叠加分布，每一层上的灯珠2均朝向同一个位置、且层数越上灯珠2的安装角度越大，每层灯珠2单独与光源控制器电连接、并由光源控制器控制启闭，灯珠2的安装角度为5～85°，相同安装面1上、相同层数处的灯珠2安装角度相同，不同安装面1上、相同层数处的灯珠2安装角度也相同，如最底层灯珠2安装角度为10°，依次往上为30°、45°、60°、最顶层为80°，那么处于第三层的灯珠2无论是安装在前后还是左右安装面1的，灯珠2安装角度都是45°，这个角度是安装面1底边平面为参照，安装面1的数量乘以安装灯珠2的层数等于光源的通道数，如安装面1的数量为四乘以每个安装面1上五层的灯珠2，就有二十个光源通道，光源控制器单独控制通道中的一个光源或多个或全部同时亮起，通常情况每次只会亮起一个光源通道，光源控制器可以市购的专门用于控制光源的设备，也可以是基于计算机主机并通过如RS232连接后的光源，计算机主机中有控制多通道光源亮起的软件，本发明采用后者控制光源，图3中的灯珠2与图2中的灯珠2相比，图2中的灯珠2采用对应式的排列，即在上、下层的灯珠2在同一直线上，而图3中的灯珠2采用交错式的排列，即在上、下层的灯珠2不在同一直线上，两种光源仅在设计上有区别，实际使用中区别不大。

图4到图7所示的一种全自动多通道光源快速成像检测方法，包括以下步骤，以检测手机的侧键为例：

手机外壳很大一部分是一个完整的平面，由于现在加工工艺的不断提升，平面加工会出现不合格品的几率已经相当低了，检测手机外壳的平面部分意义不大，所以选定手机侧键为检测对象。

a）将手机侧卧、侧键朝上固定，通过调整机构，在主机的显示屏上调整相机的镜头位置，使其对准侧键，最好位于侧键的正上方，有些偏移问题不大，此时算是确定下了拍摄区域；

b）保持手机侧卧、侧键朝上不动，对侧键进行多通道的影像拍摄，配合全自动多通道光源快速成像检测系统提及的光源通道数为二十，那么拍摄影像的数量一般为二十张，特殊情况可有增减影像张数；拍摄时光源、相机和镜头的位置均固定不动；

c）在拍摄的影像上首次划定搜索区域，搜索区域为矩形的搜索区域，为了统一测量位置，将影像中心位置定为搜索区域的起始原点，在搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段，若在搜索区域内搜寻到符合搜寻长度和灰阶值的线段，判定找线成功，直接计算线段的加权分数。

若判定找线失败，则改变在前搜索区域的大小，在新的搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段，并记录搜索次数，直到找线成功后计算线段的加权分数。

当记录的搜索次数到达设定值后，依然判定找线失败，则改变在前灰阶值的数值，并记录改变灰阶值的次数，重复划定搜索区域，搜寻搜索区域内符合搜寻长度和改变后灰阶值的线段，若判定找线成功，直接计算线段的加权分数，若判定找线失败，则改变在前搜索区域的大小，在新的搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段，并记录搜索次数，直到找线成功后计算线段的加权分数，当记录的搜索次数到达设定值后，依然判定找线失败，则改变在前灰阶值的数值，当记录的改变灰阶值次数达到设定值后，依然判定找线失败时强制计算线段的加权分数。

搜索区域的搜寻宽度为定值，通过改变搜索区域的搜寻长度，实现改变搜索区域的大小，搜寻长度为L，L的计算公式为L=B÷（k-1），其中B为搜寻宽度，k为搜索次数，同时灰阶值g的计算公式为g=100-10×θ，θ为改变灰阶值的次数，计算线段加权分数的公式为，Line Score =（g×1.4-40）×0.8+（-12.5×L+125）×0.2，为了防止线段得分出现负数或“0”，而影响后续的计算，线段分数的范围介于1.6～100分之间，计算线段加权分数的同时，还会记录下与线段位置一致的坐标值，方便后续通过比对坐标值来实现测量最优影像上线段与线段之间的距离。

每计算一次线段的加权分数，就会记录下拍摄的通道编号、线段编号和线段得分，还可以记录下坐标数值，方便直观比对，如在某个灰阶值拍摄时记录下的数值为g(x,y) ,(x,y)是坐标数值。

d）在线段得分中选出得分最高的作为该线段的最优影像，在最优影像上测量线段与线段之间的距离，所得距离测量值与设计值对比，根据对比结果对测试品划分等级。

图7中k为搜索线段的次数，θ为改变灰阶值的次数；找线一次k=1，每改变一次搜寻长度k=k′+1，k′即上一次搜索次数，如在找线一次后改变了搜寻长度无论找线成功或是找线失败k=2，，以此类推在改变十次搜寻长度后无论找线成功或是找线失败k=11，图中搜索次数的设定值为“11”，当k=11依然找线失败，准备第十一次改变搜寻长度进行再次搜索时，会进行灰阶值的调整，调整后θ=1，重复区域搜寻，当θ累计到一定数值后，系统强制计算线段加权分数，图中θ设定值为八，也就是准备第九次改变灰阶值的时候，就会被强制计算线段加权分数，为了防止影响后续的计算，此种情况线段的分数为1.6，1.6分为下限分数，如未找到线段后续计算无法进行或计算出来的数值为0分，系统会强制默认修改为1.6分，同样的计算分数上限为100分，超过100分的系统也会强制默认修改为100分。

结合下表直观比对：

表中线段一以通道A分数最高，为最佳影像、线段二以通道B, C, D, E分数最高，为最佳影像，可进行线段一、二距离的量测，表中线段三以通道L, M, N, O分数最高，为最佳影像、线段四以通道K分数最高，为最佳影像，可进行线段三、四距离的量测，由于在计算线段加权分数时一同将线段对应的坐标也记录了下来，通过坐标可以计算出线段和线段之间的距离，由于产品要求所以上文测量的是相邻两线段间的距离，产品要求不同也可以随意指定线段来测量之间的距离，不需要是相邻的；借助坐标可以测量不同影像间线段间的距离，当然在画面中借助辅助线也可以实现测量，准确性和在速度上要稍差于坐标测量。

同样的检测手机侧键，一般光学量测系统需进行光学实验，找出最佳打光效果影像，需花费约1.5小时测试出四种不同之打光角度，来达到检测手机侧键上下左右四边距离的目的，本发明只需花费大约20秒即可拍摄完成20种光源角度，并自动选择其中四种打光角度进行取像和量测，另外一般光学测试的影像需由人工手动进行拍摄并评断影像好坏，本发明可通过软件计算线段分数的方式，量化影像质量并挑选所需的角度影像，可更明确的比较各角度影像在待测物特定范围的成像差异，减少手动测试所产生之实验误差和数据遗漏状况。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：包括以下步骤；

a）将待测物固定，调整相机的镜头使其对准需要拍摄线条的区域，确定拍摄区域；

b）保持待测物固定不动，对步骤a）中的拍摄区域进行多通道的影像拍摄，拍摄的影像数大于或等于光源的通道数，光源的通道数为光源上用于安装灯珠（2）的安装面（1）数量，乘以每个安装面（1）上安装灯珠（2）的层数，安装面（1）上的灯珠（2）整齐的按层叠加分布，每一层上的灯珠（2）均朝向同一个位置、且层数越往上灯珠（2）的安装角度越大；

c）在步骤b）拍摄的影像上划定搜索区域，搜寻搜索区域内的线段，计算线段加权分数，并记录下每张影像拍摄的通道编号、线段编号和线段得分；

d）在线段得分中选出得分最高的作为该线段的最优影像，在最优影像上测量线段与线段之间的距离，所得距离测量值与设计值对比，根据对比结果对测试品划分等级。

2.根据权利要求1所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述步骤c）的作业流程如下：

1）在拍摄的影像上首次划定搜索区域，在搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段；

若在搜索区域内搜寻到符合搜寻长度和灰阶值的线段，判定找线成功；

若在搜索区域内没有搜寻到符合搜寻长度和灰阶值的线段，判定找线失败；

2）对上一步的所寻得的线段计算加权分数；

若判定找线成功，直接计算线段的加权分数；

若判定找线失败，则改变在前搜索区域的大小，在新的搜索区域内搜寻符合搜寻长度和灰阶值的线段，并记录搜索次数，直到找线成功后计算线段的加权分数；当记录的搜索次数到达设定值后，依然判定找线失败，则改变在前灰阶值的数值，并记录改变灰阶值的次数，重复步骤1）直到找线成功后计算线段的加权分数，当记录的改变灰阶值次数达到设定值后，依然判定找线失败时强制计算线段的加权分数；

3）完成步骤2）中的计算线段的加权分数，并记录下拍摄的通道编号、线段编号和线段得分。

3.根据权利要求1或2所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述搜索区域为矩形的搜索区域，搜寻宽度为定值，通过改变搜索区域的搜寻长度，实现改变搜索区域的大小, 所述搜索区域以影像中心位置为起始原点。

4.根据权利要求2所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述步骤2）计算线段加权分数的同时，还会记录下与线段位置一致的坐标值，通过比对坐标值来实现测量最优影像上线段与线段之间的距离。

5.根据权利要求2所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述灰阶值为g，g的计算公式为g=100-10×θ，其中θ为改变灰阶值的次数。

6.根据权利要求3所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述搜寻长度为L，L的计算公式为L=B÷（k-1），其中B为搜寻宽度，k为搜索次数。

7.根据权利要求1或2所述的全自动多通道光源快速成像检测方法，其特征在于：所述计算线段加权分数的公式为，Line Score =（g×1.4-40）×0.8+（-12.5×L+125）×0.2，其中Line Score为线段分数，线段分数的范围介于1.6～100分之间，L为搜寻长度，g为灰阶值。

8.一种全自动多通道光源快速成像检测系统，其特征在于：包括主机、相机、光源控制器和光源，主机分别与相机和光源控制器电连接，光源控制器与用于给相机照明的光源电连接、并控制光源的亮度和光照角度；所述光源具有用于安装灯珠（2）的安装面（1），安装面（1）上的灯珠（2）整齐的按层叠加分布，每一层上的灯珠（2）均朝向同一个位置、且层数越上灯珠（2）的安装角度越大。

9.根据权利要求8所述的全自动多通道光源快速成像检测系统，其特征在于：所述安装面（1）有四个，四个安装面（1）依次连接后围成一个正方形的安装架，每个安装面（1）上设置有五层灯珠（2），每层灯珠（2）单独与光源控制器电连接、并由光源控制器控制启闭，灯珠（2）的安装角度为5～85°。

10.根据权利要求9所述的全自动多通道光源快速成像检测系统，其特征在于：所述安装面（1）上、相同层数处的灯珠（2）安装角度相同。