ES2648217T3 - Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial - Google Patents

Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial Download PDF

Info

Publication number
ES2648217T3
ES2648217T3 ES07107045.2T ES07107045T ES2648217T3 ES 2648217 T3 ES2648217 T3 ES 2648217T3 ES 07107045 T ES07107045 T ES 07107045T ES 2648217 T3 ES2648217 T3 ES 2648217T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
light
scattered
intensity distribution
amount
image sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES07107045.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Mattias Johannesson
Henrik Turbell
Per Holm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sick IVP AB
Original Assignee
Sick IVP AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sick IVP AB filed Critical Sick IVP AB
Application granted granted Critical
Publication of ES2648217T3 publication Critical patent/ES2648217T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4795—Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/898—Irregularities in textured or patterned surfaces, e.g. textiles, wood
    • G01N21/8986—Wood

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Un método para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto (1) en un sistema de visión artificial, que comprende: - iluminar dicho objeto (1) con luz incidente (2) que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección, usando una fuente de luz (3); y, - detectar la luz que emana de dicho objeto (1) usando un sensor de imágenes (5), en donde dicha luz emanada es luz reflejada (R) en la superficie de dicho objeto (1) y luz dispersada (S) en dicho objeto (1), dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes (5), que tiene un pico en el que dicha luz reflejada (R) se detecta en dicho sensor de imágenes (5), - medir una anchura (w) de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, determinando una desviación estándar de dicha curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada (S) en dicho objeto (1), y en donde el método está caracterizado por que comprende además: - comparar dicha anchura medida (w) con un valor umbral, por lo que la cantidad de luz dispersada (S) corresponde a la magnitud que dicha anchura medida (w) excede dicho valor umbral.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y un aparato en un sistema de visión artificial y, en particular, a un aparato que permite determinar la cantidad de luz dispersada, así como a un método para tal determinación. La invención se refiere además a un soporte legible por ordenador para determinar la cantidad de luz dispersada.
Antecedentes de la invención
Los sistemas de visión se usan ampliamente para, p. ej., detectar defectos de objetos o medir la presencia y la posición de un objeto colocado sobre un soporte. Tales sistemas comprenden una cámara o un sensor de imágenes y una fuente de luz dispuesta para iluminar con luz incidente un objeto a medir. La cámara detecta la luz reflejada desde el objeto y, así, se crea una imagen de dicho objeto. Existe a menudo un requisito para formar imágenes de múltiples características del mismo objeto, tales como diversas características tridimensionales (3D) y bidimensionales (2D). En la imagen en 3D, se forman imágenes de las características geométricas tales como la anchura, la altura, el volumen, etc. del objeto. En la imagen en 2D, se forman imágenes de las características tales como las grietas, la orientación estructural, la posición y la identidad, por ejemplo, a través de marcas, códigos de barras o códigos de matriz. Se forman imágenes usualmente en la escala de grises de la información de intensidad en la imagen en 2D, pero es también común formar imágenes en color de la imagen en 2D, es decir, registrar los componentes R (rojo), G (verde) y B (azul), por ejemplo, mediante filtros selectivos de longitud de onda o longitudes de onda de la fuente de luz.
La formación de imágenes tridimensionales o la formación de imágenes de intervalo se usa para obtener un conjunto de valores de intervalo, y los valores de píxel de una imagen de intervalo representan la distancia entre la cámara, “o un punto fijo”, y el objeto medido. Existen varias técnicas bien conocidas para medir datos de intervalo. Las mismas incluyen triangulación láser, formación de imágenes de luz estructurada, mediciones de luz de desconexión y formación de imágenes estéreo.
Además, es posible medir la dispersión de la luz incidente en la capa superficial del objeto. Es decir, la luz que penetra en el material del objeto y, después de la dispersión, se registra en el momento en que sale del material en un lugar diferente del lugar en el que entró. Cómo ocurra esto depende de las características internas del material. Cuando el objeto y el artefacto consisten en diferentes tipos de materiales o diferentes estructuras internas, la luz incidente se dispersa de modo distinto dentro del material y, así, los defectos del objeto se identifican midiendo la luz dispersada. Se ha de señalar que el término dispersar, en este contexto, no se debe confundir con la luz reflejada de modo difusivo desde la superficie.
Un planteamiento de la técnica anterior se muestra en el documento EP 765 471, que describe una disposición y un método para la detección de defectos en la madera. En este caso, se usa una fuente de luz en el eje óptico, es decir, en el mismo eje que el sensor cuando se mide, y se muestrean filas de sensores independientes, que cubren líneas virtuales independientes sobre el objeto, para la luz reflejada directamente y la luz dispersada directamente. Este método proporciona resultados muy buenos si está ajustado correctamente, pero es difícil de establecer y ajustar.
Otro planteamiento de la técnica anterior se muestra en el documento EP 1 432 961, que describe un método y una disposición que permiten una medición eficiente de objetos usando triangulación, en donde los datos se proporcionan a la salida y se procesan a partir de una ventana alrededor del pico de intensidad máxima. El método y la disposición descritos requieren que todos los datos alrededor del pico se mantengan de manera que se puedan usar para determinar la intensidad de la luz dispersada en una posición fija relacionada con el máximo encontrado del pico. Típicamente, los datos de ventana sin procesar se pueden extraer del sensor, pero se deben exportar a una fuente exterior para su procesamiento adicional, lo que reduce el comportamiento y añade complejidad.
Estos métodos conocidos previamente para medir luz dispersada se ilustran en la figura 4a, que muestra una imagen de un objeto captado en un sensor bidimensional. El sensor detecta tanto la luz dispersada en las zonas S1 y S2 en el objeto como la luz reflejada R en el objeto. Por ambos lados de la luz reflejada R, aparece una zona de luz dispersada que se puede ver como S en la figura 4a. Las intensidades (potencias de la señal) de la luz reflejada R y la luz dispersada S1 y S2 en la imagen captada en la figura 4a se muestran en la figura 4b.
Si la imagen completa se recupera del sensor, una unidad de procesamiento de señales externas realiza el procesamiento para encontrar la intensidad de la luz dispersada y reflejada. La salida de información sin procesar del sensor limita, sin embargo, la posible velocidad de muestreo. Si el sensor tiene capacidad de acceso aleatorio, es posible extraer del sensor solamente las zonas interesantes, recuperando así una cantidad más pequeña de datos procedentes del sensor y la posibilidad de alcanzar una mayor velocidad de muestreo. Con algunos sensores, es posible también tener un tiempo de exposición y/o una amplificación de lectura de salida diferentes para las dos zonas y, también, para sumar la luz dispersada desde varias filas a fin de aumentar más la potencia de la señal.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La luz dispersada se puede recoger en un lado, S1 o S2, de la luz reflejada o sumar desde ambos lados, S1 y S2, para aumentar más la potencia de la señal. Si se utiliza una fuente de luz puntual, se pueden usar una multitud de posiciones alrededor del punto, juntas o independientes entre sí, para determinar la cantidad de luz dispersada.
En un sistema de triangulación es difícil la medición eficiente de la cantidad de luz dispersada, ya que es necesario medir la intensidad de la luz detectada en una posición fija, lejos de la luz entrante, como se puede ver en la figura 4b.
El documento EP 1612509 describe un aparato y un método de formación de imágenes para medir las características de la forma de un objeto usando datos de intervalo.
El documento JP H03211406 A describe un método para medir la rugosidad superficial rápidamente sin contacto midiendo en base al desarrollo de una función Gaussiana cerca del pico de una curva de distribución de intensidad de luz reflejada.
Compendio de la invención
Por consiguiente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un método mejorado para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de visión artificial, que comprende: una fuente de luz que ilumina dicho objeto con luz incidente que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y un sensor de imágenes que detecta la luz que emana de dicho objeto, en donde dicha luz emanada es luz reflejada en la superficie de dicho objeto y luz dispersada en dicho objeto, dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes, que tiene un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes.
Según un primer aspecto de la presente invención, este objetivo se consigue a través de un método como se define en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato mejorado para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de visión artificial, que comprende: una fuente de luz que ilumina dicho objeto con luz incidente que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y un sensor de imágenes que detecta la luz que emana de dicho objeto, en donde dicha luz emanada es luz reflejada en la superficie de dicho objeto y luz dispersada en dicho objeto, dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes, que tiene un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes.
Según un segundo aspecto de la presente invención, este objetivo se consigue a través de un aparato como se define en la parte caracterizadora de la reivindicación 4.
Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un soporte mejorado legible por ordenador, que contiene un programa informático para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de visión artificial, que comprende: una fuente de luz que ilumina dicho objeto con luz incidente que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y un sensor de imágenes que detecta la luz que emana de dicho objeto, en donde dicha luz emanada es luz reflejada en la superficie de dicho objeto y luz dispersada en dicho objeto, dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes, que tiene un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes.
Según un tercer aspecto de la presente invención, este objetivo adicional se consigue a través de un soporte legible por ordenador como se define en la parte caracterizadora de la reivindicación 7.
Por consiguiente, la invención está definida por las reivindicaciones independientes 1, 4 y 7 adjuntas.
Las realizaciones adicionales se enumeran en las reivindicaciones dependientes.
Gracias a la disposición de un método y un aparato, que usa una función incremental para medir un valor descriptor de forma del pico de las curvas de distribución de intensidad, no es necesario almacenar información sobre la intensidad en la zona alrededor del pico y, así, se ahorra ancho de banda. Además, midiendo la luz dispersada de este modo se consigue una medida independiente de la intensidad de la luz reflejada, que evita la interferencia entre la luz reflejada directamente y la luz dispersada y que es más sencilla que los planteamientos de la técnica anterior de establecimiento y ajuste para reducir tal interferencia.
Además, en la técnica anterior, combinando las mediciones de triangulación y dispersión, es necesario determinar primero la posición del pico, antes de poder medir la luz dispersada a una distancia predeterminada desde esta posición (como se puede ver en la figura 4b). Gracias a la disposición del método y el aparato inventivos, ya no se necesita determinar primero la posición del pico.
Otros objetos y características adicionales de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, cuando se considera junto con los dibujos que se acompañan. Se ha de entender, sin embargo, que los dibujos están diseñados exclusivamente con fines ilustrativos y no como una definición de los
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
límites de la invención, para lo que se deberá hacer referencia a las reivindicaciones adjuntas. Se deberá entender además que los dibujos no están necesariamente dibujados a escala y que, a menos que se indique de otro modo, están destinados simplemente a ilustrar, desde un punto de vista conceptual, las estructuras y los procedimientos descritos en la presente memoria.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos, en donde caracteres de referencia semejantes indican elementos similares en todas las diversas vistas:
la figura 1 ilustra esquemáticamente un aparato de formación de imágenes para medir las características de un objeto;
la figura 2 muestra una imagen del objeto en la figura 1, captada en un sensor bidimensional; la figura 3 ilustra cómo se refleja la luz sobre el objeto y cómo se dispersa dentro del mismo;
la figura 4a ilustra un método de la técnica anterior para medir luz dispersada desde una imagen de un objeto, captada en un sensor bidimensional;
la figura 4b muestra una curva de distribución de intensidad en un corte transversal A - A de la imagen en la figura 4a;
la figura 5a ilustra una imagen del objeto en la figura 1, captada en un sensor bidimensional;
la figura 5b muestra una curva de distribución de intensidad en un corte transversal B - B de la imagen en la figura 5a;
la figura 5c muestra una curva de distribución de intensidad en un corte transversal C - C de la imagen en la figura 5a.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
La figura 1 ilustra esquemáticamente un aparato de formación de imágenes para medir las características de un objeto y para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de visión artificial. El aparato comprende al menos una fuente de luz 3 dispuesta para iluminar el objeto 1 con luz incidente 2 que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección. Dicha al menos una fuente de luz 3 genera una línea de luz a través del objeto 1. Un sensor de imágenes 5 está dispuesto para detectar mediante una lente 4 la luz que emana del objeto 1, en donde la luz emanada es luz reflejada en la superficie del objeto 1 y luz dispersada en el objeto 1 (que se explica adicionalmente junto con la figura 2), y para convertir la luz detectada en señales eléctricas. La luz detectada da como resultado una multitud de curvas de distribución de intensidad en el sensor de imágenes 5, teniendo cada una de ellas un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes 5. El aparato comprende además medios para crear una representación digital de la sección transversal iluminada del objeto según las señales eléctricas. Aún más, el aparato comprende medios para procesar y analizar la representación digital.
El objeto y el aparato de formación de imágenes son desplazados uno respecto al otro en una dirección predefinida de movimiento, en la dirección y mostrada en la figura 1. En la realización preferida de la presente invención, el objeto 1 se mueve respecto al aparato de formación de imágenes. El objeto 1 puede estar, p. ej., colocado sobre una cinta transportadora que se mueve o, alternativamente, no hay ninguna cinta y el objeto 1 se mueve por sí mismo. En vez del objeto 1 moviéndose respecto al aparato de formación de imágenes, se puede invertir naturalmente la relación, es decir, el objeto 1 está estacionario y el aparato de formación de imágenes se mueve sobre el objeto durante la medición. En otra realización adicional, tanto el objeto 1 como el aparato de medición se mueven uno respecto al otro. En otra realización adicional más de la presente invención, la fuente de luz 3, tal como un láser, escanea el objeto 1.
La fuente de luz 3 genera luz estructurada, por ejemplo, luz puntual, luz lineal o luz compuesta por múltiples segmentos sustancialmente puntuales o lineales, y puede ser de cualquier tipo adecuado para su aplicación, por ejemplo un láser, un diodo emisor de luz (LED), una luz normal (bombilla), etc., con la que está familiarizado el experto en la técnica y no se describirá adicionalmente en la presente memoria. Se usa preferiblemente luz láser en la realización preferida de la presente invención.
La fuente de luz 3 comprende, en una realización de la presente invención, un polarizador (no mostrado), que polariza la luz incidente 2. Esto facilita hacer una distinción entre luz reflejada y dispersada, ya que la luz reflejada también estará polarizada, pero la luz dispersada estará polarizada en menor grado. Cuando la fuente de luz 3 comprende un polarizador, es ventajoso usar un sensor que mejora/disminuye la luz polarizada en direcciones diferentes, lo que conduce a una reducción de la intensidad de la luz reflejada y, así, obteniendo un mejor contraste de la luz dispersada.
El sensor 5 está colocado a una distancia predeterminada desde la fuente de luz 3. En la realización preferida, el sensor 5 es un sensor de agrupación con u x v píxeles (donde v son las filas y u son las columnas), pero un experto en la técnica apreciará que la invención se puede aplicar a otros tipos de sensores, tales como sensores cCd o sensores CMOS, o a cualquier otro sensor adecuado para las características de formación de imágenes de un 5 objeto. El sensor 5 es, en el presente sistema, capaz de medir información tanto bidimensional (2D, intensidad) como tridimensional (3D, datos de intervalo), es decir, es capaz de medir tanto la distribución de intensidad como el perfil geométrico del objeto. Los datos de intervalo se obtienen, en la realización preferida, usando triangulación, es decir, la posición de la luz reflejada en el sensor 5 indica la distancia desde dicho sensor 5 hasta el objeto 1, cuando la fuente de luz 3 está colocada a una distancia predeterminada desde el sensor 5.
10 El sensor 5 está dispuesto para detectar información de intervalo del objeto 1 en una pluralidad de secciones transversales del objeto iluminadas por la fuente de luz 3, es decir, está dispuesto para medir (escanear) repetidamente el objeto 1, a fin de obtener una pluralidad de imágenes en sección transversal que se ponen juntas en una imagen de intervalo del objeto.
La luz reflejada R y dispersada S en cada sección transversal del objeto 1 dan como resultado una imagen de dicho 15 objeto 1 en el sensor 5, que se ilustra en la figura 2. Como se puede ver en la figura 2, la cantidad de luz dispersada varía a lo largo de la dirección x del objeto debido a las diferentes características internas del material, pero posiblemente también debido a los defectos en el objeto 1. Esto se explica adicionalmente en lo que sigue junto con la figura 3.
La figura 3 muestra cómo se refleja la luz sobre el objeto y cómo se dispersa dentro del mismo en una sección 20 transversal del objeto 1 vista desde la dirección x. Así, la luz incidente 2 está dispuesta para golpear la superficie del objeto 1, por lo que parte de lo que incide se refleja con reflexión difusa y especular en la superficie con una diseminación en forma de abanico indicada con R en la figura 3. Parte de la luz incidente 2 penetra en el objeto 1 y se dispersa dentro del material del objeto bajo la superficie (en la capa superficial) ilustrada con las flechas 7 en la figura 3, por lo que sale del material en lugares diferentes del lugar en el que entró. La diseminación de la luz 25 dispersada se indica como S en la figura 3 y depende de las diferentes características internas del material.
En el método de la técnica anterior para medir la luz dispersada, se puede recoger luz desde las zonas S1 y/o S2 del objeto, mostradas en la figura 4a y descritas anteriormente. Las zonas S1 y S2 se deben elegir para estar a una distancia, lejos de donde la luz incidente golpea el objeto para reducir la interferencia.
El aparato de formación de imágenes inventivo, sin embargo, comprende medios para medir una anchura de dicha 30 al menos una curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada en dicho objeto 1. Así, se usa una función que puede medir un valor descriptor de forma de un pico de una curva de distribución de intensidad, en vez de medir la potencia/intensidad de la señal a una distancia, lejos de la entrada de la luz incidente (como se muestra en las figuras 4a y 4b). Esta medición puede ser, p. ej., la desviación estándar, que es una medición de la anchura del pico (suponiendo una función de distribución (Gaussiana) normal), 35 como se expresa en la ecuación (1). Incluso si los datos no siguen la distribución Gaussiana supuesta en la ecuación (1), proporcionan una medición relevante de la anchura del pico. El método se puede implementar de modo que hace innecesario almacenar información sobre la intensidad en la zona alrededor del pico, es decir, es un método de medición incremental en donde el cálculo se realiza fila por fila y se pueden descartar los datos obtenidos originalmente.
40
a =
iz f (x)
:Z f (x)( x -x )2
(1)
Así, la figura 5a ilustra una imagen del objeto 1 (mostrado en la figura 1) captada en el sensor en el que se ven la luz reflejada R y dispersada S.
La figura 5b ilustra cómo la intensidad de la luz que emana se distribuye en forma de una curva de distribución de intensidad en la sección transversal B - B de la figura 5a. La curva de distribución de intensidad es un resultado (una 45 combinación) de las dos curvas mostradas en la figura 3, es decir, la luz reflejada R y la luz dispersada S. La posición pico P de la curva está donde se capta en el sensor la luz reflejada R máxima.
Según la realización preferida de la invención, la luz dispersada se determina midiendo la anchura de la curva de distribución de intensidad alrededor de la posición pico P y se indica como w en la figura 5b. Cuando la desviación estándar se usa para determinar la anchura de la curva, w es igual a dos sigma (2a), es decir, +/- sigma.
50 La figura 5c ilustra cómo la intensidad de la luz que emana se distribuye en la sección transversal C - C de la figura 5a. Como se puede ver de la figura, hay menos luz dispersada en esta sección transversal que en la sección transversal B - B. Así, la anchura, w, medida de la curva es menor que en la figura 5b.
Para facilitar la medición de la anchura, se puede calcular la posición pico P. Si la posición pico se calcula usando pares (centro de gravedad), los pares nulo y de primer orden, m0 y m1, se calculan según las ecuaciones (2)-(4). Si,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
adicionalmente, el par de segundo orden, m2, se calcula con la ecuación (5), existe suficiente información para crear de nuevo la desviación estándar usando la fórmula según la ecuación (6):
N-1 m = Z (x) x=0
(2)
m0 =Z f ( x)
(3)
mi = Zxf (x)
(4)
m2 =Zx 2f (x)
(5)
1 f m \
=4
------X m - m — (6)
V
mo V V mo J J
Nótese que se calcula la división m1/m0 para conseguir la posición Cog y no se tiene que volver a calcular. No hay necesidad de obtener la raíz cuadrada para conseguir la verdadera desviación estándar en la mayoría de los casos, ya que el resultado solamente se compara con un valor umbral. La medición de la desviación estándar es también independiente de la intensidad del pico del láser, que elimina el requisito de medir la intensidad de la luz reflejada que se usa para la normalización. Según la definición de desviación estándar para una distribución Gaussiana normal, la desviación estándar mide la anchura en la que se incluyen aproximadamente el 68% de los valores de la distribución. Es decir, para una distribución normal, la suma de los valores dentro de una anchura de +/- sigma del valor medio está alrededor del 68% de la suma total de los valores de la distribución. El experto en la técnica se da cuenta que la invención no está limitada a medir +/- sigma del valor medio, sino también, p. ej., se puede usar +/- dos sigma, lo que conduce a alrededor del 95% de la suma total.
El cálculo de los pares en las ecuaciones (3) - (5) se puede implementar muy eficientemente de modo iterativo usando solamente adiciones. Además, se obtiene una medida (desviación estándar) que no necesita ningún ajuste adicional de la distancia desde el pico para muestrear la intensidad de dispersión.
Según otra realización preferida de la presente invención, la anchura de la curva se mide sobre un nivel predefinido de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, en la que una relación entre la intensidad sobre dicho nivel predefinido y una intensidad máxima de dicha al menos una curva es del 10% al 80% y, preferiblemente entre el 30% y el 50%.
Así, según la realización preferida de la presente invención, se proporciona un método para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de visión artificial, que comprende: una fuente de luz que ilumina dicho objeto con luz incidente que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y un sensor de imágenes que detecta la luz que emana de dicho objeto, en donde dicha luz emanada es luz reflejada en la superficie de dicho objeto y luz dispersada en dicho objeto, dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes, que tiene un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes. El método comprende la etapa de medir una anchura de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada en dicho objeto.
Además, la anchura medida se compara con un valor umbral, por lo que la cantidad de luz dispersada corresponde a la magnitud que dicha anchura medida excede dicho valor umbral.
Además de determinar la cantidad de luz dispersada, se pueden medir datos de intervalo usando la posición del pico de la curva de distribución de intensidad a fin de obtener la forma geométrica del objeto.
Para facilitar la comprensión, se describen muchos aspectos de la invención desde el punto de vista de secuencias de acciones a realizar mediante, por ejemplo, elementos de un sistema informático programable. Se reconocerá que las diversas acciones se podrían realizar mediante circuitos especializados (p. ej., unas puertas lógicas discretas interconectadas para realizar una función especializada o unos circuitos integrados de aplicación específica), por instrucciones de programa ejecutadas mediante uno o más procesadores, o una combinación de ambos.
Además, se puede considerar adicionalmente que la invención está realizada en su totalidad en cualquier forma de soporte de almacenamiento legible por ordenador, que tiene almacenado en el mismo un conjunto apropiado de instrucciones para su uso por o en relación con un sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones, tal como un sistema basado en ordenadores, un sistema que contiene procesadores u otro sistema que puede buscar instrucciones en un soporte y ejecutar las instrucciones. Como se usa en este caso, un “soporte legible por ordenador” puede ser cualquier medio que es capaz de contener, almacenar, comunicar, propagar o transportar el
programa para su uso por o en relación con el sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones. El soporte legible por ordenador puede ser, por ejemplo, un sistema, aparato, dispositivo o soporte de propagación electrónico, magnético, óptico, electromagnético, infrarrojo o semiconductor, pero sin estar limitado al mismo. Los ejemplos más específicos (una lista no exhaustiva) del soporte legible por ordenador incluyen una conexión eléctrica 5 que tiene uno o más cables, un disquete de ordenador portátil, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de solo lectura programable que se puede borrar (EPROM o Memoria flash), una fibra óptica y un disco compacto portátil de solo lectura (CD-ROM).
Así, se proporciona un soporte legible por ordenador, que contiene un programa informático, según una realización preferida de la presente invención, para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto en un sistema de 10 visión artificial, que comprende: una fuente de luz que ilumina dicho objeto con luz incidente que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y un sensor de imágenes que detecta la luz que emana de dicho objeto, en donde dicha luz emanada es luz reflejada en la superficie de dicho objeto y luz dispersada en dicho objeto, dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes, que tiene un pico en el que dicha luz reflejada se detecta en dicho sensor de imágenes, en donde el programa 15 informático realiza la etapa de medir una anchura de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada en dicho objeto.
Las modificaciones de las realizaciones de la invención descritas en lo anterior son posibles sin salirse del alcance de la invención, como se define por las reivindicaciones que se acompañan.
Los números dentro de los paréntesis en las reivindicaciones que se acompañan están destinados a ayudar en la 20 comprensión de las reivindicaciones y no se debe interpretar, de modo alguno, que limitan la materia sustantiva reivindicada por dichas reivindicaciones.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un método para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto (1) en un sistema de visión artificial, que comprende:
    - iluminar dicho objeto (1) con luz incidente (2) que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección, usando una fuente de luz (3); y,
    - detectar la luz que emana de dicho objeto (1) usando un sensor de imágenes (5), en donde dicha luz emanada es luz reflejada (R) en la superficie de dicho objeto (1) y luz dispersada (S) en dicho objeto (1), dando dicha luz detectada como resultado al menos una curva de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes (5), que tiene un pico en el que dicha luz reflejada (R) se detecta en dicho sensor de imágenes (5),
    - medir una anchura (w) de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, determinando una desviación estándar de dicha curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada (S) en dicho objeto (1), y en donde el método está caracterizado por que comprende además:
    - comparar dicha anchura medida (w) con un valor umbral, por lo que la cantidad de luz dispersada (S) corresponde a la magnitud que dicha anchura medida (w) excede dicho valor umbral.
  2. 2. El método según la reivindicación 1, en donde el método comprende además la etapa de medir datos de intervalo usando las posiciones (P) de dichos picos de dichas curvas de distribución de intensidad a fin de obtener la forma geométrica de dicho objeto (1).
  3. 3. El método según la reivindicación 1, en donde dicha fuente de luz (3) genera uno de los siguientes tipos de luz: luz lineal; luz puntual; o luz compuesta por múltiples segmentos sustancialmente puntuales o lineales.
  4. 4. Un aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un objeto (1) en un sistema de visión artificial, comprendiendo el aparato:
    - una fuente de luz (3) dispuesta para iluminar dicho objeto (1) con luz incidente (2) que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y
    - un sensor de imágenes (5) dispuesto para detectar la luz que emana de dicho objeto (1), en donde dicha luz emanada es luz reflejada (R) en la superficie de dicho objeto (1) y luz dispersada (S) en dicho objeto (1), dando dicha luz detectada como resultado una multitud de curvas de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes (5), que tienen un pico en una posición (P) en la que dicha luz reflejada (R) se detecta en dicho sensor de imágenes (5),
    - medios para medir una anchura (w) de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, determinando una desviación estándar de dicha curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada (S) en dicho objeto (1), y en donde el aparato está caracterizado por que el aparato comprende además:
    - medios para comparar dicha anchura medida (w) con un valor umbral, por lo que la cantidad de luz dispersada (S) corresponde a la magnitud que dicha anchura medida excede dicho valor umbral.
  5. 5. El aparato según la reivindicación 4, en donde el aparato comprende además medios para medir datos de intervalo usando la posición (P) de dicho pico de dicha curva de distribución de intensidad a fin de obtener la forma geométrica de dicho objeto (1).
  6. 6. El aparato según la reivindicación 4, en donde dicha fuente de luz (3) está dispuesta para generar uno de los siguientes tipos de luz: luz lineal; luz puntual; o luz compuesta por múltiples segmentos sustancialmente puntuales o lineales.
  7. 7. Un soporte legible por ordenador, que contiene un programa informático para determinar una cantidad de luz dispersada en un objeto (1) en un sistema de visión artificial usando un aparato, comprendiendo el aparato:
    - una fuente de luz (3) dispuesta para iluminar dicho objeto (1) con luz incidente (2) que tiene una extensión limitada, al menos en una dirección; y
    - un sensor de imágenes (5) dispuesto para detectar la luz que emana de dicho objeto (1), en donde dicha luz emanada es luz reflejada (R) en la superficie de dicho objeto (1) y luz dispersada (S) en dicho objeto (1), dando dicha luz detectada como resultado una multitud de curvas de distribución de intensidad en dicho sensor de imágenes (5), que tienen un pico en una posición (P) en la que dicha luz reflejada (R) se detecta en dicho sensor de imágenes (5), en donde el programa informático comprende instrucciones que, cuando las ejecuta un sistema, un aparato o un dispositivo de ejecución de instrucciones, producen la realización de
    una etapa de medir una anchura (w) de dicha al menos una curva de distribución de intensidad, determinando una desviación estándar de dicha curva de distribución de intensidad, por lo que dicha anchura medida indica la cantidad de luz dispersada (S) en dicho objeto (1), caracterizado por que dichas instrucciones, cuando las ejecuta un sistema, un aparato o un dispositivo de ejecución de instrucciones, 5 producen además la realización de una etapa de comparar dicha anchura medida (w) con un valor umbral,
    por lo que la cantidad de luz dispersada (S) corresponde a la magnitud que dicha anchura medida (w) excede dicho valor umbral.
ES07107045.2T 2007-04-26 2007-04-26 Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial Active ES2648217T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07107045.2A EP1985969B1 (en) 2007-04-26 2007-04-26 Method and apparatus for determining the amount of scattered light in a maschine vision system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2648217T3 true ES2648217T3 (es) 2017-12-29

Family

ID=38478778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES07107045.2T Active ES2648217T3 (es) 2007-04-26 2007-04-26 Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8213025B2 (es)
EP (1) EP1985969B1 (es)
JP (1) JP5749007B2 (es)
CN (1) CN101675333B (es)
CA (1) CA2680572C (es)
DK (1) DK1985969T3 (es)
ES (1) ES2648217T3 (es)
WO (1) WO2008133588A1 (es)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE0103279L (sv) † 2001-10-02 2003-04-03 Integrated Vision Prod Förfarande för mätning av ljusspridning och geometrisk profil
DE102010052338A1 (de) 2010-11-25 2012-05-31 Steinert Elektromagnetbau Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Einzelkornsortierung von Schüttgütern beliebiger Art
JP2014044157A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Ricoh Co Ltd 光学センサ及び画像形成装置
WO2014162675A1 (ja) * 2013-04-01 2014-10-09 パナソニック株式会社 複数の光源を有するモーションセンサ装置
JP6302414B2 (ja) * 2013-04-26 2018-03-28 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 複数の光源を有するモーションセンサ装置
DE102013114707A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 EXTEND3D GmbH Verfahren zur Durchführung und Kontrolle eines Bearbeitungsschritts an einem Werkstück
US10509977B2 (en) * 2014-03-05 2019-12-17 Sick Ivp Ab Image sensing device and measuring system for providing image data and information on 3D-characteristics of an object
EP2985992A1 (en) 2014-08-13 2016-02-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Apparatus and method for providing an image
FR3030719B1 (fr) * 2014-12-19 2018-07-06 Airbus Operations Systeme et procede de mesure de l'epaisseur de givre sur une surface, notamment d'aeronef, a l'aide d'un motif lumineux genere par diffusion dans le givre.
CN106925534B (zh) * 2015-12-29 2019-03-12 合肥美亚光电技术股份有限公司 物料的检测装置及色选机
US10445893B2 (en) * 2017-03-10 2019-10-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Dot-based time of flight
US10527557B2 (en) * 2017-12-29 2020-01-07 Radiant Vision Systems, LLC Adaptive diffuse illumination systems and methods
CN111189395A (zh) * 2018-11-14 2020-05-22 苏州能讯高能半导体有限公司 底切结构测量系统和底切结构测量方法
CN110006924B (zh) * 2019-04-18 2021-06-29 西安工业大学 一种光学元件表面微小缺陷二维轮廓的检测方法
EP3779882B1 (en) 2019-08-16 2022-07-20 Sick IVP AB Providing intensity peak position in image data from light triangulation in a three-dimensional imaging system
CN117213401B (zh) * 2023-11-09 2024-02-13 山东捷瑞信息技术产业研究院有限公司 基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4334780A (en) * 1979-06-29 1982-06-15 Grumman Aerospace Corporation Optical surface roughness detection method and apparatus
DE3037622A1 (de) * 1980-10-04 1982-04-22 Theodor Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Gast Optoelektronisches messverfahren und einrichtungen zum bestimmen der oberflaechenguete streuend reflektierender oberflaechen
US4741621A (en) * 1986-08-18 1988-05-03 Westinghouse Electric Corp. Geometric surface inspection system with dual overlap light stripe generator
JPH0660813B2 (ja) * 1990-01-16 1994-08-10 政則 栗田 表面粗さ測定装置および表面粗さ測定方法
CN2132973Y (zh) * 1992-08-05 1993-05-12 李纯甫 激光表面粗糙度检查仪
US5668631A (en) * 1993-12-20 1997-09-16 Minolta Co., Ltd. Measuring system with improved method of reading image data of an object
SE9400849L (sv) * 1994-03-08 1995-04-03 Soliton Elektronik Ab Anordning och förfarande för detektering av defekter i virke
JPH08182654A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Kao Corp 皮膚の光透過性測定装置
US5608527A (en) * 1995-03-08 1997-03-04 Optical Dimensions, Llc Apparatus and method for dynamic measurement of surface roughness
JP3414145B2 (ja) * 1996-08-27 2003-06-09 松下電工株式会社 ３次元形状計測方法
JP3404274B2 (ja) * 1997-12-26 2003-05-06 株式会社日立製作所 ウエハ検査装置
US6542249B1 (en) * 1999-07-20 2003-04-01 The University Of Western Ontario Three-dimensional measurement method and apparatus
US6369401B1 (en) * 1999-09-10 2002-04-09 Agri-Tech, Inc. Three-dimensional optical volume measurement for objects to be categorized
DE10128717A1 (de) * 2001-06-13 2002-12-19 Tst Touchless Sensor Technolog Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung natürlicher Haut
SE0103279L (sv) * 2001-10-02 2003-04-03 Integrated Vision Prod Förfarande för mätning av ljusspridning och geometrisk profil
JP3838432B2 (ja) * 2002-02-08 2006-10-25 オムロン株式会社 測距装置
NZ519475A (en) * 2002-06-11 2004-10-29 Ind Res Ltd Measuring wood properties by optical investigation of tracheid orientations
JP2004219327A (ja) * 2003-01-16 2004-08-05 Toyota Motor Corp 内部拡散光測定装置及び方法
SE526617C2 (sv) * 2003-10-01 2005-10-18 Sick Ivp Ab System och metod för att avbilda ett objekts egenskaper
US7633511B2 (en) * 2004-04-01 2009-12-15 Microsoft Corporation Pop-up light field
US7084989B2 (en) * 2004-04-19 2006-08-01 Sick Ivp Aktiebolag Measuring apparatus and method in a distribution system
EP1612509A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-04 Sick IVP AB Optical profilometer
AU2005321773A1 (en) * 2004-12-27 2006-07-06 Bc Cancer Agency Surface roughness measurement methods and apparatus
US7495758B2 (en) * 2006-09-06 2009-02-24 Theo Boeing Company Apparatus and methods for two-dimensional and three-dimensional inspection of a workpiece
JP5190663B2 (ja) * 2007-03-27 2013-04-24 スタンレー電気株式会社 距離画像生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101675333B (zh) 2011-04-06
JP5749007B2 (ja) 2015-07-15
WO2008133588A1 (en) 2008-11-06
US8213025B2 (en) 2012-07-03
CN101675333A (zh) 2010-03-17
US20100141946A1 (en) 2010-06-10
EP1985969A1 (en) 2008-10-29
CA2680572A1 (en) 2008-11-06
DK1985969T3 (en) 2017-12-04
JP2010525364A (ja) 2010-07-22
EP1985969B1 (en) 2017-10-25
CA2680572C (en) 2015-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2648217T3 (es) Método y aparato para determinar la cantidad de luz dispersada en un sistema de visión artificial
ES2942266T3 (es) Método de detección de defectos de superficie y dispositivo de detección de defectos de superficie
ES2927626T3 (es) Aparato de escaneo de foco que graba el color
ES2875052T3 (es) Disposición para mediciones ópticas y método relacionado
ES2925353T3 (es) Sistema de citometría de flujo de imágenes de fluorescencia multimodal
ES2891558T3 (es) Flujometría de tejido profundo usando análisis de contraste de moteado difuso
ES2734901T3 (es) Aparato y métodos para inspeccionar una estructura compuesta para detectar defectos
ES2629977T3 (es) Aparato de medición y método para la inspección de rango
KR101850640B1 (ko) 컬러 내시경을 위한 장치 및 방법
ES2274125T3 (es) Metodo y dispositivo de un sistema de medicion.
ES2661651T3 (es) Método y aparato para analizar el estado de neumáticos
ES2384086T3 (es) Sistema de captación de imagen 3D
JP7186717B2 (ja) 皮膚光沢の定量的推定のための皮膚光沢測定
ES2937660T3 (es) Deflectómetro de rueda rodante
ES2302750T3 (es) Alineamiento preciso de imagenes en sistemas de imagenes digitales emparejando puntos en las imagenes.
ES2638781T3 (es) Incremento dinámico en la triangulación codificada por colores
BR112020024940B1 (pt) Câmera, e, método e sistema para gerar uma pluralidade de padrões dinâmicos para medir um objeto
BR102014010156A2 (pt) aparelho e método para a detecção tridimensional de uma superfície
US20080296482A1 (en) Method and system of optical imaging for target detection in a scattering medium
ES2689907T3 (es) Procedimiento para la generación de informaciones de imágenes
WO2016055683A1 (es) Espectrofotómetro
US20190101494A1 (en) Arrangement and procedure for the inspection of moving plate-shaped objects
JP2017009398A (ja) 光学式生体情報測定装置および生体情報測定方法
Wang et al. Fluorescent imaging and localization with angle sensitive pixel arrays in standard CMOS
Ding et al. Obtaining malignant melanoma indicators through statistical analysis of 3D skin surface disruptions