CN115615477A - 产品检查系统和方法 - Google Patents

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张丹丹
鲁异
张�荣
周青
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Abstract

提供了产品检查系统和方法。产品检查系统包括：相机和围绕检查位置布置的多个反射镜，每个反射镜定位成将来自产品的不同侧面的光向相机反射，以由相机生成产品的检查图像，其包括产品的不同侧面的多个子图像；校准构件，在沿其周向方向的不同侧面上形成有具有预定图案位置关系的多个校正图案，在校准构件放置在检查位置处的状态下每个校正图案与一个反射镜相对应，使得每个反射镜将来自对应的校正图案的光向相机反射，以由相机生成校准构件的校准图像；计算机，其基于预定图案位置关系和校准图像确定多个反射镜之间的相对镜位置关系，并基于相对镜位置关系对所述多个子图像进行拼接，以形成产品的拼接图像。

Description

产品检查系统和方法
技术领域
本公开的实施例一般地涉及诸如产品检查，并且更具体地，涉及产品检查系统和方法，其能够对所获取的产品的不同侧面的多个子图像进行拼接以获得该产品的完整检查图像。
背景技术
诸如视觉检查之类的产品检测广泛应用于工业生产中，其涉及图像采集，即可以根据需要拍摄产品的各个表面的图像，拍摄到的图像可以用于人工智能系统(AI)和机器学习系统(ML)的训练，也可以应用在需要对产品的表面进行检测的场合。
在常规技术中，采集产品的多个表面或整个外周面的图像的方案主要有两种：第一种方案是采用单个相机围绕产品进行多个表面或外周面的拍摄，或者在翻转产品的同时进行产品的多个表面或外周面的图像采集，但这会带来耗时、操作不便、拍摄效率低等问题；第二种方案是采用多个相机同时拍摄产品的多个表面或外周面的图像，但这导致成本高、需要大的操作空间等问题。
此外，这两种方案所获取的产品的多个表面的图像是彼此独立，无法确定它们之间的位置关系，难以将所获得的图像与产品上的具体特征(如图案、缺陷、实际部位等)对应或关联起来。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种，提出了本公开。
根据本公开的一个方面，提供了一种产品检查系统，包括：
图像采集系统，该图像采集系统包括多个反射镜和设置在反射镜上方的相机，所述多个反射镜围绕将放置在一检查位置处的待检查的产品布置，每个反射镜定位成将来自产品的沿其周向方向的不同侧面的光朝向相机反射，相机配置成接收由反射镜反射的光以生成所述产品的检查图像，该检查图像包括所述产品的不同侧面的多个子图像；
校准构件，该校准构件在沿其周向方向的不同侧面上形成有多个校正图案，所述多个校正图案之间具有预定的图案位置关系，在所述校准构件放置在所述检查位置处的状态下每个校正图案与所述多个反射镜中的一个反射镜相对应，使得每个反射镜将来自对应的校正图案的光朝向所述相机反射，相机进一步配置成接收由反射镜反射的来自所述校准构件的光以生成所述校准构件的校准图像；和
计算机，该计算机与图像采集系统通信以接收所述检查图像和所述校准图像，所述计算机被配置成基于所述预定的图案位置关系和所述校准图像确定所述多个反射镜之间的相对镜位置关系，并基于所确定的相对镜位置关系对所述多个子图像进行拼接，以形成所述产品的单个拼接图像，所述多个子图像在拼接图像上的相对位置关系是基于所确定的相对镜位置关系被确定的。
在一些实施例中，所述多个反射镜布置成周向地环绕放置在所述检查位置处的产品或校准构件，使得每个反射镜的反射面面向所述产品的一个侧面或所述校准构件的一个校正图案。
在一些实施例中，每个反射镜布置成使得其反射面倾斜于所述产品的对应的侧面或所述校准构件的对应的校正图案定向，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机反射。
在一些实施例中，所述校准构件是适于竖直地放置在所述检查位置处的柱状构件，所述多个校正图案是彼此相同的，并且所述多个校正图案的中心沿该柱状构件的周向方向间隔开并位于同一高度处。
在一些实施例中，每个校正图案包括布置成多行和多列的点图案的阵列，各个校正图案中相对于对应的中心具有相同的相对位置的点图案位于同一高度处。
在一些实施例中，所述校准图像包括成环形地分布的多个子校准图像，每个子校准图像是所述相机经由对应的所述反射镜的反射获得的一个所述校正图案的图像。
在一些实施例中，所述计算机包括图像处理器，该图像处理器被配置成：基于所述校准图像的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜之间的相对位置关系。
在一些实施例中，所述图像处理器被配置成：基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；以及基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
在一些实施例中，所述图像处理器被配置成：基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及基于所确定的高度差确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置。和/或，所述图像处理器被配置成：基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置确定所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置；以及基于所确定的所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
在一些实施例中，所述计算机包括：显示装置，该显示装置被配置成显示所述检查图像、所述校准图像和所述拼接图像；和/或存储装置，该存储装置用于在其中存储所述预定的图案位置关系、所述检查图像、所述校准图像和所述相对镜位置关系中的至少一个。
根据本公开的另一方面，还提供了使用根据本公开的任一实施例中描述的产品检查系统检查产品的方法，包括：
将所述校准构件放置在所述检查位置处，所述多个反射镜围绕所述检查位置布置；
由相机接收由反射镜反射的来自所述校准构件的光，以生成所述校准构件的校准图像；
基于所述预定的图案位置关系和所述校准图像确定所述多个反射镜之间的相对镜位置关系；
将产品放置在所述检查位置处；
由相机接收由反射镜反射的来自所述产品的不同侧面的光，以生成包括所述产品的不同侧面的多个子图像的检查图像；
基于所确定的相对镜位置关系对所述多个子图像进行拼接，以形成所述产品的拼接图像，所述多个子图像在拼接图像上的相对位置关系是基于所确定的相对镜位置关系被确定的。
在一些实施例中，将所述产品或校准构件放置成使得每个反射镜的反射面面向所述产品的一个侧面或所述校准构件的一个校正图案，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机反射。
在一些实施例中，所述校准构件是适于竖直地放置在所述检查位置处的柱状构件，所述多个校正图案是彼此相同的，并且将所述校准构件放置成使得所述多个校正图案的中心位于同一高度处。
在一些实施例中，所述校准图像包括成环形地分布的多个子校准图像，每个子校准图像是所述相机经由对应的所述反射镜的反射获得的一个所述校正图案的图像。
在一些实施例中，所述计算机包括图像处理器，并且所述方法还包括：由图像处理器基于所述校准图像的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜之间的相对位置关系。
在一些实施例中，所述方法还包括：
由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；以及
由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
在一些实施例中，由图像处理器基于所述位置差确定所述沿y方向的相对位置包括：基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及基于所确定的高度差确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；和/或，由图像处理器确定所述沿x方向的相对位置包括：基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置确定所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置；以及基于所确定的所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
在一些实施例中，所述计算机包括显示装置和存储装置，所述方法还包括：由所述显示装置显示所述检查图像、所述校准图像和所述拼接图像；和/或由所述存储装置存储所述预定的图案位置关系、所述检查图像、所述校准图像和所述相对镜位置关系中的至少一个。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述，本公开的多个实施例的上述和其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：
图1是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的产品检查系统的配置的框图；
图2是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的产品检查系统的配置的透视图，其中示出了反射镜的布置；
图3是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的产品检查系统的配置的侧视透视图，其中示出了利用校准构件确定各个反射镜的相对位置；
图4是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的用于产品检查系统的校准构件的结构的透视图；
图5A是示出基于根据本公开的示例性实施例的产品检查系统的设计布置而模拟或计算得到的校准构件的检查图像的平面示意图；
图5B是基于图5A中的检查图像获得的校准构件的拼接图像的平面示意；
图6A是示出利用根据本公开的示例性实施例的产品检查系统获得的校准构件的检查图像的平面示意图；
图6B是基于图6A中的检查图像获得的校准构件的拼接图像的平面示意；
图7是示出根据本公开实施例的获取校准构件的图案的图像的缩放因子的示意图；
图8A是示出利用根据本公开的示例性实施例的产品检查系统获得的产品的检查图像的平面示意图；
图8B是基于图8A中的检查图像获得的校准构件的拼接图像的平面示意；以及
图9是示出采用根据本公开的示例性实施例的产品检查系统检查产品的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开的实施例进行详细的描述。在本说明书中，相同或相似的部件由相同或类似的附图标号指示。下述参照附图对本公开的各实施方式的说明旨在阐述本公开的总体构思，而不应当理解为对本公开的一种限制。
此外，在下面的详细描述中，为便于说明，阐述了许多具体的细节以提供对本公开的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
如图1-3所示，根据本公开的示例性实施例提供了一种产品检查系统，如视觉检查系统，其适于对多种形状的产品进行多侧面检查或周向检查，这样的产品可以是柱状体或筒状体形式、多面体形式等。
如图所示，根据本公开实施例的产品检查系统包括图像采集系统100，其用于获取产品10的不同侧面或周面的多个图像。作为示例，图像采集系统100包括多个反射镜110和单个相机110，相机110例如设置在反射镜110的上方，多个反射镜110围绕将放置在一检查位置处的待检查的产品10布置。
例如，多个反射镜110布置成大致环形，限定检查区域101，每个反射镜110(具体地，其反射面111)定位或定向成朝向相机120反射来自放置在检查区域101内的预定检查位置处的产品10的光，如来自产品10的沿其周向方向的不同侧面的光。在图示的实施例中，设置了六个反射镜110，但本公开不限于此，可以设置两个、三个、四个、五个或更多个反射镜。
在一些示例中，多个反射镜11布置成反射产品10的待检部分的光，使得来自待检部分的沿其周向方向的完整圆周上的所有位置的光都至少被反射至相机120；换句话说，多个反射镜110被布置或构造成面向产品10的待检部分的完整圆周，或者产品10的待检部分的整个圆周上的所有位置都能够在反射镜110中成像，即待检部分在反射镜中所成的虚像包括该待检部分沿其周向方向的完整圆周的虚像，使得单个相机120通过多个反射镜110能够“看见”产品10的待检部分的完整圆周。相机120接收由反射镜110反射的光以生成产品的待检部分的外周面的检查图像。
例如，来自产品10的待检部分的沿其轴向方向的一段的所有外周面的光都能够通过反射镜110的反射而被相机120捕获。对于多面体形式的产品，这里描述的外周面可以指产品在周向方向上彼此相邻的多个侧面；例如，在六面体的顶面或底面面向相机定位的情况下，来自六面体的所有四个侧面的光可以通过反射镜的反射部分地或全部地进入相机的镜头。
由此，在根据本公开实施例的产品检查系统中通过设置这种反射镜，以类似于万花筒的方式，单个相机通过单次拍摄就能够获得或生成产品的多个侧面或完整圆周的视图或图像，无需相机和产品相对于彼此进行周向移动，也无需沿产品的周向设置多个相机。
例如，这些反射镜围绕产品的待检部分的圆周均匀地间隔开，以沿不同的定向面向产品的待检部分的不同部位或不同侧面，产品的不同部位或不同侧面在各个反射镜中所成的虚像可以彼此不同或部分地重叠。作为示例，反射镜可以具有面向产品的待检部分或侧面以及相机二者定向的反射面。
相机120接收由反射镜110反射的光，以生成产品10的检查图像10’(参见图8A)，该检查图像10’包括产品10的不同侧面的多个子图像，即每个子图像与产品10的不同侧面相关联或对应。所获取的子图像在检查图像上的分布与反射镜的布置相关联，如呈环形。由此，通过相机的单次拍摄或图像捕获，就能够从多个视角获得产品的多个不同侧面或整个圆周的图像。通过所获得的检查图像可以对产品进行检查，如视觉检查或确定产品的不同侧面或周面上的特征(如图案、缺陷等)。
在示例性实施例中，多个反射镜110或其反射面111围绕检查位置或放置在检查位置处的产品10大致对称地布置，如相对于检查位置呈中心对称或旋转对称布置。优选地，各个反射镜110彼此相同，具体地，各个反射镜的反射面111具有相同的形状(如平面镜面)，相对于检查位置或产品具有相同的相对位置和定向。例如，如图所示，多个反射镜110布置成圆形形状并彼此均匀地间隔开，各个反射镜110的反射面111具有矩形形状(矩形平面镜面)并以相同的倾斜角和定向朝向样品或相机，各个反射镜110的反射面111的中心位于同一圆上等等，进而实现围绕检查位置或放置在检查位置处的产品10的对称的反射镜布置。
借助于各个反射镜之间的位置关系，可以确定相机通过各个反射镜所获得的产品的不同侧面的子图像之间的相对位置关系，从而能够基于所获得的检查图像确定产品上的特征的位置。可以在对产品进行检查之前通过位置检测装置确定各个反射镜之间的位置关系。将会理解，在实际使用中，各个反射镜的位置可能难以准确地检测，或者可能会由于一些原因而出现变动。
在根据本公开的示例性实施例中，可以采用校准构件来确定各个反射镜之间的相对位置关系。根据本公开实施例的产品检查系统还配备了校准构件20，如图3和4所示，校准构件20在沿其周向方向的不同侧面上形成有多个校正图案21(如图中分别以数字1、2、3、4、5、6标识)，这些校正图案21之间具有预定的图案位置关系。在图示的实施例中，多个反射镜110布置成周向地环绕放置在检查位置处的产品或校准构件，使得每个反射镜的反射面111面向产品的一个侧面或校准构件的一个校正图案。每个反射镜110可以布置成使得其反射面111倾斜于产品10的对应的侧面或校准构件20的对应的校正图案21定向，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机120反射。
在将校准构件20放置在检查区域101内的检查位置处的状态下，每个校正图案21对应于(如朝向)一个反射镜110，使得每个反射镜110将来自对应的校正图案21的光朝向相机120反射，相机120接收由反射镜110反射的来自校准构件20或其校正图案21的光，以生成校准构件20的校准图像20’，校准图像20’包括各个校正图案21的子校准图像(参见图5A和6A)。如图所示，校准图像20’包括成环形地分布的多个子校准图像。
校准图像也是一种检查图像，是由相机通过反射镜的反射获得的校准构件的不同侧面(如周面部分)的图像，子校准图像是校准图像中包括相应校正图案的图像的部分(例如，是相机经由对应的反射镜的反射获得的一个校正图案的图像)。
作为示例，如图3和4所示，校准构件20可以包括柱状构件，如圆柱，其例如适于竖直地放置在检查位置处，多个校正图案22沿周向方向间隔开地形成在柱状构件的外周面上，例如沿校准构件的周向方向均匀地间隔开。优选地，各个校正图案22是彼此相同的图案，在校准构件竖直地放置在检查位置处的状态下或者在校准构件以适于检查的姿态放置在检查位置的状态下，各个校正图案22的中心沿柱状构件的周向方向间隔开并位于同一高度处，如位于同一圆或多边形上。
在图示的实施例中，每个校正图案22包括布置成多行和多列的点图案22的阵列，如3×3矩形点阵，作为示例，点图案22可以包括凸起、凸点、凹陷、开孔等，但本公开不限于此。在校准构件竖直地放置在检查位置处的状态下或者在校准构件以适于检查的姿态放置在检查位置的状态下，各个校正图案中相对于对应的中心具有相同的相对位置的点图案位于同一高度处，或位于同一圆或多边形上。例如，优选地，在图示的实施例中，各个校正图案的对应的各行(第一至第三行)的点图案分别位于同一高度处或位于同一圆或多边形上，各个校正图案的各列在竖直方向上延伸，每个校正图案的点图案之间具有相同的间距，以及各个校正图案的点图案的间距相同。
如图1和2所示，根据本公开实施例的产品检查系统还包括计算机200(如工作站)，其与图像采集系统100通信(例如，与相机120通信)，以接收所述检查图像10’和所述校准图像20’。根据本公开的示例性，计算机200被配置成基于校准构件20的各个校正图案21之间的预定的图案位置关系和所获得的校准图像20’确定对应的多个反射镜110之间的相对镜位置关系，并基于所确定的相对镜位置关系对所获得的产品10的检查图像10’中的多个子图像进行拼接，以形成产品10的单个拼接图像，各个子图像在拼接图像上的相对位置关系与产品的与各个子图像关联的侧面的实际位置关系对应或一致，例如，各个子图像在拼接图像上的布置顺序与产品的与各个子图像关联的侧面在周向方向上的布置顺序对应或一致，从而可以根据拼接图像检查或确定产品上的特征(如图案、缺陷等，以及其位置)。在图示的实施例中，在拼接图像上建立x-y坐标系，各个子图像在拼接图像上沿x方向布置。例如，拼接图像上的x方向可以对应于或关联于产品的展开的周向方向，而沿y方向的位置对应于或关联于产品检查系统的XYZ坐标系中的Z方向位置。
根据本公开的示例性实施例，各个子图像在拼接图像上的相对位置关系是基于借助于校准构件所确定的各个反射镜之间的相对位置关系被确定的，从而可以根据拼接图像可以确定产品上实际被相机拍摄图像的部位，即可以将拼接图像上的各个子图像与产品的实际被相机拍摄图像的部位关联，进而能够准确地检查或确定(如定位)产品上的特征。
如图1所示，计算机200可以包括图像处理器210，其被配置成：基于校准图像20’的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜110之间的相对位置关系。
在示例性实施例中，图像处理器210可以被配置成：基于两个相邻子校准图像之间在相对于校准图像20’的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜110形成的两个子图像之间在拼接图像上沿y方向的相对位置。例如，图像处理器210可以被配置成：基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及，基于所确定的高度差确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜110形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置。
图像处理器210还可以被配置成：基于两个相邻子校准图像之间在相对于校准图像20的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜110形成的两个子图像之间在拼接图像上沿x方向的相对位置。例如，图像处理器210可以被配置成：基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像20’的中心的周向方向上的相对位置确定所述两个相邻反射镜110之间的相对水平位置；以及，基于所确定的所述两个相邻反射镜110之间的相对水平位置确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜110形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
以下，将参照图5A至图6B对检查图像的拼接进行说明性描述。图5A是基于产品检查系统的设计布置(如理想布置)通过模拟或计算获得的上述校准构件20的校准图像(即检查图像)，在其上可以建立X’-Y’坐标系。图5A示出的检查图像也可以对应于产品检查系统的多个反射镜110之间保持期望的(如设计的)或预定的相对位置关系的情况，例如相同的多个反射镜110相对于检查位置以中心对称或旋转对称的方式布置。此时，各个子校准图像21’(如在图中由1’、2’、3’、4’、5’、6’分别标记以进行区分)在所获得的校准图像20’上相对于O点呈中心对称或旋转对称，各个子校准图像的中心O1～O6与对应的校正图案的中心点图案的图像22’分别重合并位于以R1为半径的同一圆上，各个子校准图像之间具有相同的角间距θ。此时，可以按照右手定则在各个子校准图像21’上建立x’-y’坐标系。图5A中的校准图像与期望的或设计的反射镜布置相符，可以作为参考图像。基于产品检查系统的设计布置(包括反射镜的设计布置、校准构件的校正图案的布置等)，可以预先计算或模拟得到这种参考图像，并且可以将参考图像存储在存储装置中备用。
对于图5A示出的校准图像，可以基于校准构件20的各个校正图案21之间的预定的图案位置关系，即各个校正图案的中心位于同一圆或多边形上或处于同一高度且相距相同的间距(角间距)，按校准图像20’上的布置顺序(如顺时针或逆时针)对所获得的子校准图像21’进行拼接以形成拼接图像，使得各个子校准图像的中心O1～O6在拼接图像上沿x方向位于同一直线上且间隔相同的距离，各个子校准图像在拼接图像上处于相同的定向(如，各个x’-y’坐标系的坐标轴朝向相同)，如图5B所示。
图6A是在产品检查系统的多个反射镜110之间的相对位置相对于图5A的情况出现变动的情况下，所获得的上述校准构件20的校准图像(即检查图像)。如图6A所示，在校准构件20上被标识为“1”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“1’”)的中心O1’与其他校正图案的由相机120获得的子校准图像21’的中心O2～O6位于不同的圆上，即位于以R2为半径的圆上，相对于图5A的参考图像存在径向位置差R2-R1，这表明与校准构件20上被标识为“1”的校正图案21对应的反射镜相对于相邻反射镜在高度上出现变化(在图6A的情况中是相对于相邻反射镜升高)，该反射镜将来自被标识为“1”的校正图案21的靠上部分的光向相机反射。因此，在图6B所示的拼接图像中，在校准构件20上被标识为“1”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“1’”)在y方向上相对于其他子校准图像存在位移h，以与反射镜的高度变化相对应。由此，可以基于校准图像的相邻子校准图像之间的相对径向位置确定与相邻子校准图像对应的相邻反射镜之间的相对高度位置关系。
在图6A中，在校准构件20上被标识为“4”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“4’”)更加靠近在校准构件20上被标识为“3”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“3’”)，即二者之间的角间距由图5A的参考图像中的θ变为θ’，这表明与校准构件20上被标识为“4”的校正图案21对应的反射镜在周向方向上向与校准构件20上被标识为“3”的校正图案21对应的反射镜移位或靠近。因此，在图6B所示的拼接图像中，在校准构件20上被标识为“4”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“4’”)与被标识为“3”的校正图案21的由相机120获得的子校准图像21’(被标识为“3’”)之间在x方向上的间距d相对于拼接图像上其他相邻子校准图像之间在x方向上的间距缩小，以与反射镜110之间沿周向方向的间距或角间距的变化相对应。由此，可以基于校准图像的相邻子校准图像之间的相对角向位置确定与相邻子校准图像对应的相邻反射镜之间的相对角向位置关系。
因此，可以在所确定的位移h和间距d与反射镜之间的相对位置建立映射关系。随后，针对产品的检查图像，基于所确定的反射镜之间的上述相对位置关系，以相同的方式拼接产品的检查图像的各个子图像，如图8A和图8B所示。例如，在产品的拼接图像中，将借助于与位移h相关联的反射镜所形成的子图像相对于借助于其他或相邻反射镜所形成的子图像在y方向上移位等于h的距离，将借助于与间距d相关联的相邻反射镜所形成的子图像之间的间距调整为d，由此所获得的拼接图像更加准确地反映或代表产品的由相机实际捕获的部分的图像。
在进行上述拼接时，上述两个相邻子校准图像或子图像的中心在拼接图像上沿x方向的间距可以关联于或对应于(如等于或成比例于)这两个相邻子校准图像或子图像在校准图像或检查图像上的角间距所对应的弧长，或者可以基于图像捕获系统的缩放参数(可以理解，可以采用已知或常规方法，通过相机的成像参数、相对于反射镜的位置、反射镜的布置、反射镜相对于校准构件或产品的位置等计算出该缩放参数)而将所述沿x方向的间距关联于或对应于相邻校正图案或产品的侧面的中心之间的周向间距或角间距。同样，上述两个相邻子校准图像或子图像的中心在拼接图像上沿y方向的间距可以关联于或对应于(如等于或成比例于)这两个相邻子校准图像或子图像在校正图像或检查图像上的径向间距，或者可以基于图像捕获系统的缩放参数而将所述沿y方向的间距关联于或对应于(如等于或成比例于)相邻校正图案或产品的侧面的中心之间在如图2和3所示的高度方向(Z方向)上的间距。
反射镜之间除了出现上述高度位置变化或角向位置变化之外，反射镜还可能出现转动或转向(如绕图3中的X、Y或Z轴转动或转向)而与期望的定向不一致。这种转动或转向例如会导致借助于该反射镜所形成的产品的子图像或校准构件的子校准图像中的图案出现变形，如缩放。图像或图案的缩放也可能是反射镜靠近或远离被检查的产品的移位造成的。图像处理器可以处理这种变形，使得拼接图像与产品上的图像相符。例如，可以在利用校准构件确定反射镜的相对位置关系时，确定与图案变形关联的反射镜，计算校准构件的子校准图像相对于上述参考图像的变形参数(如缩放因子)，并在对产品的子图像拼接之前，对借助于导致图案变形的反射镜所形成的子图像中的图案施加反向的变形(如反向缩放)，使得随后的拼接图像中的图案与产品上的实际图案相符。
以下参照图7说明与校准构件20上被标识为“1”的校正图案21对应或面对的反射镜110绕Z轴方向出现转动的情况。在图7的(b)部分中示出了子校准图像中的部分图案出现变形的情况，在图7的(a)部分中示出了相应的参考图像中的未变形的图案；例如，与(b)部分中的参考图像相比，左侧列的图像在x’方向和y’方向的尺寸变大，而右侧列的图像在x’方向和y’方向上的尺寸变大。通过将图7的(b)部分中出现变形的图像与未变形的图像(如中间列的图像)进行比较，或者与图7的(a)部分中示出的相应的参考图像进行比较，可以确定图7的(b)部分中示出的图像上的各个图案或部位沿x’方向和y’方向的缩放因子Sx和Sy。
随后，在获得产品的检查图像之后，对借助于导致上述图案变形的反射镜所形成的子图像中的图案施加反向的变形(如，以缩放因子Sx和Sy的绝对值为比例反向地放大或缩小)，使得该子图像中的图案与产品上的实际图案相符(如成相似形状或图案)。
图9示出了采用根据本公开的示例性实施例的产品检查系统检查产品的方法的流程。如图所示，该方法包括如下步骤：
S101：将校准构件20放置在上述检查位置处，多个反射镜110围绕检查位置布置；
S102：由相机120接收由反射镜110反射的来自校准构件20的光，以生成校准构件的校准图像20’；
S103：基于校准构件的多个校正图案之间的预定的图案位置关系和所生成的校准图像，确定多个反射镜110之间的相对镜位置关系；
S104：将产品10放置在所述检查位置处；
S105：由相机120接收由反射镜110反射的来自产品10的不同侧面的光，以生成包括产品10的不同侧面的多个子图像的检查图像10’(参见图8A)；
S106：基于所确定的相对镜位置关系对产品的检查图像上的多个子图像进行拼接，以形成产品的拼接图像(参见图8B)，其中，基于所确定的相对镜位置关系确定所述多个子图像在拼接图像上的相对位置，使得多个子图像在拼接图像上的相对位置与产品上的被相机实际拍摄的图案、特征或部位的布置一致或相符，由此能够更加准确地、快速地定位或检查产品上的特征。
在上述方法中，可以将产品10或校准构件20放置成使得每个反射镜110的反射面111面向产品的一个侧面或校准构件的一个校正图案21，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机120反射。
可以选择合适或设计合适的校准构件，如适于竖直地放置在所述检查位置处的柱状构件，其上的多个校正图案可以是彼此相同的。在操作中，将校准构件放置成使得它的多个校正图案的中心位于同一高度处。
示例性地，所获得的校准图像包括成环形地分布的多个子校准图像21’，每个子校准图像是相机经由对应的反射镜110的反射获得的一个校正图案21的图像。
如上所述，产品检查系统的计算机可以设置有图像处理器，并且在上述方法中，可以由图像处理器基于校准图像的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜之间的相对位置关系。
说明性地，可以由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置。还可以由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
在一些示例中，由图像处理器基于所述位置差确定所述沿y方向的相对位置可以包括：基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及，基于所确定的高度差，确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置。
在一些示例中，由图像处理器确定所述沿x方向的相对位置可以包括：基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置；以及，基于所确定的所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置，确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
产品检查系统的计算机还可以包括与图像处理器通信的显示装置和/或存储装置，可以由所述显示装置显示上述拼接图像，和/或还可以显示上述检查图像、校准图像或参考图像，以供操作人员查看或处理。可以在由存储装置中存储上述预定的图案位置关系、检查图像、校准图像、参考图像、相对镜位置关系中的至少一个。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本公开的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本公开的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。此外应注意，除非另外指明，本文中使用的措词“包括”、“包含”、“具有”不排除其它元件或步骤。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本公开的保护范围。

Claims (19)

1.一种产品检查系统，包括：
图像采集系统(100)，该图像采集系统包括多个反射镜(110)和设置在反射镜上方的相机(120)，所述多个反射镜围绕将放置在一检查位置处的待检查的产品(10)布置，每个反射镜定位成将来自产品的沿其周向方向的不同侧面的光朝向相机反射，相机配置成接收由反射镜反射的光以生成所述产品的检查图像(10’)，该检查图像包括所述产品的不同侧面的多个子图像；
校准构件(20)，该校准构件在沿其周向方向的不同侧面上形成有多个校正图案(21)，所述多个校正图案之间具有预定的图案位置关系，在所述校准构件放置在所述检查位置处的状态下每个校正图案与所述多个反射镜中的一个反射镜相对应，使得每个反射镜将来自对应的校正图案的光朝向所述相机反射，相机进一步配置成接收由反射镜反射的来自所述校准构件的光以生成所述校准构件的校准图像(20’)；和
计算机(200)，该计算机与图像采集系统通信以接收所述检查图像和所述校准图像，所述计算机被配置成基于所述预定的图案位置关系和所述校准图像确定所述多个反射镜之间的相对镜位置关系，并基于所确定的相对镜位置关系对所述多个子图像进行拼接，以形成所述产品的单个拼接图像，所述多个子图像在拼接图像上的相对位置关系是基于所确定的相对镜位置关系被确定的。
2.根据权利要求1所述的产品检查系统，其中，
所述多个反射镜布置成周向地环绕放置在所述检查位置处的产品或校准构件，使得每个反射镜的反射面(111)面向所述产品的一个侧面或所述校准构件的一个校正图案。
3.根据权利要求2所述的产品检查系统，其中，
每个反射镜布置成使得其反射面倾斜于所述产品的对应的侧面或所述校准构件的对应的校正图案定向，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机反射。
4.根据权利要求1所述的产品检查系统，其中，
所述校准构件是适于竖直地放置在所述检查位置处的柱状构件，所述多个校正图案是彼此相同的，并且所述多个校正图案的中心沿该柱状构件的周向方向间隔开并位于同一高度处。
5.根据权利要求4所述的产品检查系统，其中，
每个校正图案包括布置成多行和多列的点图案(22)的阵列，各个校正图案中相对于对应的中心具有相同的相对位置的点图案位于同一高度处。
6.根据权利要求4所述的产品检查系统，其中，所述多个校正图案沿所述校准构件的周向方向均匀地间隔开，和/或各个校正图案的中心位于同一圆上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的产品检查系统，其中，
所述校准图像包括成环形地分布的多个子校准图像，每个子校准图像是所述相机经由对应的所述反射镜的反射获得的一个所述校正图案的图像。
8.根据权利要求7所述的产品检查系统，其中，所述计算机包括图像处理器(210)，该图像处理器被配置成：
基于所述校准图像的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜之间的相对位置关系。
9.根据权利要求8所述的产品检查系统，其中，所述图像处理器被配置成：
基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；以及
基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
10.根据权利要求9所述的产品检查系统，其中，
所述图像处理器被配置成：
基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及
基于所确定的高度差确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；
和/或，所述图像处理器被配置成：
基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置确定所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置；以及
基于所确定的所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
11.根据权利要求1-6和8-10中任一项所述的产品检查系统，其中，所述计算机包括：
显示装置(220)，该显示装置被配置成显示所述检查图像、所述校准图像和所述拼接图像；和/或
存储装置(230)，该存储装置用于在其中存储所述预定的图案位置关系、所述检查图像、所述校准图像和所述相对镜位置关系中的至少一个。
12.一种使用权利要求1所述的产品检查系统检查产品的方法，包括：
将所述校准构件放置在所述检查位置处，所述多个反射镜围绕所述检查位置布置；
由相机接收由反射镜反射的来自所述校准构件的光，以生成所述校准构件的校准图像；
基于所述预定的图案位置关系和所述校准图像确定所述多个反射镜之间的相对镜位置关系；
将产品放置在所述检查位置处；
由相机接收由反射镜反射的来自所述产品的不同侧面的光，以生成包括所述产品的不同侧面的多个子图像的检查图像；
基于所确定的相对镜位置关系对所述多个子图像进行拼接，以形成所述产品的拼接图像，所述多个子图像在拼接图像上的相对位置关系是基于所确定的相对镜位置关系被确定的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，
将所述产品或校准构件放置成使得每个反射镜的反射面(111)面向所述产品的一个侧面或所述校准构件的一个校正图案，以将来自对应的侧面或校正图案的光朝向相机反射。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，
所述校准构件是适于竖直地放置在所述检查位置处的柱状构件，所述多个校正图案是彼此相同的，并且
将所述校准构件放置成使得所述多个校正图案的中心位于同一高度处。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中，
所述校准图像包括成环形地分布的多个子校准图像，每个子校准图像是所述相机经由对应的所述反射镜的反射获得的一个所述校正图案的图像。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述计算机包括图像处理器，并且所述方法还包括：
由图像处理器基于所述校准图像的两个相邻子校准图像之间的相对位置关系确定与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜之间的相对位置关系。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：
由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的径向方向上的位置差，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；以及
由所述图像处理器，基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置，确定所述多个子图像中的通过与这两个相邻子校准图像对应的两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，
由图像处理器基于所述位置差确定所述沿y方向的相对位置包括：
基于所述位置差确定所述两个相邻反射镜之间的高度差；以及
基于所确定的高度差确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿y方向的相对位置；
和/或，由图像处理器确定所述沿x方向的相对位置包括：
基于所述两个相邻子校准图像之间在相对于所述校准图像的中心的周向方向上的相对位置确定所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置；以及
基于所确定的所述两个相邻反射镜之间的相对水平位置确定所述多个子图像中通过所述两个相邻反射镜形成的两个子图像之间在所述拼接图像上沿x方向的相对位置。
19.根据权利要求12-14和16-18中任一项所述的方法，其中，所述计算机包括显示装置和存储装置，所述方法还包括：
由所述显示装置显示所述检查图像、所述校准图像和所述拼接图像；和/或
由所述存储装置存储所述预定的图案位置关系、所述检查图像、所述校准图像和所述相对镜位置关系中的至少一个。
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