[发明专利]一种基于白板光照补偿的环境自适应产品缺陷检测方法

说明书

本申请涉及一种基于白板光照补偿算法的环境自适应产品缺陷检测方法，本发明通过优化数据采集方法和软件处理过程，消除硬件设计局限所引入的不均匀照明对于图像分析的不利影响。是一种适用于快检设备的非均匀光照图像的增强方法，能够从数据采集端在本质上消除不均匀光照带来的影响。通过分析非均匀光照条件可能造成的模板与样品图片的差异性，通过动态生成模板图像的方法来消除非均匀光照所引入的差异。使处理后的图片光照均匀而且不损失样品边缘和缺陷信息，能够提升后续缺陷检测算法的稳定性与可靠性。

技术领域

本发明涉及工业检测和数字图像处理的交叉领域，特别涉及适用于样品缺陷实时检测设备的图像处理和分析过程。

背景技术

随着机器视觉检测应用技术和数字图像处理技术的快速发展，越来越多的工业流水线使用机器检测来保证和提升产品的出厂质量。使用机器设备代替人工检查是行业趋势，而且高精度要求的工件尺寸测量和微小缺陷产品筛检很难由人工来高效的完成。自动化工业产品质量控制设备和快速缺陷检测设备越来越成为工业产品质量保证的利器。

基于图片的检测方法是实现高精度测量产品尺寸和检测产品缺陷的主要技术手段之一，其检测结果的可靠性容易受到不均匀光照的影响。非均匀光照是指LED光源在检测物所在平面的光照不均匀。非均匀光照往往与光源的光照特性和设备的光路设计相关，难以通过物理的手段完全消除。通过算法来纠正光照不均匀带来的不利影响，提高后续缺陷检测算法稳定性，是一种相对低成本的处理方法。当前的图像处理算法很难识别和量化出非均匀光照引入的测量误差，在高精度测量条件下未经光照补偿而直接计算的结果具有不可靠与不稳定的特点。因此对非均匀光照图片进行光照补偿，对于降低由于光照不均匀引起缺陷检中的过检或漏检，具有实用价值。

产生非均匀光照的原因有多种。工业检测流程涵盖从光源照射检测样品，摄像机捕捉样品图片，分割样品检测区域与模板图片进行参数对比分析，判断样品是否符合质量要求等环节。其中样品可能会出现在非理想的均匀光照的区域，样品的检测表面或由多种反射特性迥异的材质组成等，都会造成检测图片上的光照不均匀现象。要精确的预估光照不均匀造成的影响，需要对光源和物体进行建模和仿真分析。此种传统方法具有计算量大，监控参数多和建模技术成本高的局限性。在机器视觉检测工业流程中，有模板的缺陷检测过程是为以合格样品为参考标准，定义和创建系列检测指标，判断样品是否符合指标要求的技术。本发明通过分析非均匀光照条件可能造成的模板与样品图片的差异性，通过动态生成模板图像的方法来消除非均匀光照所引入的差异。

发明内容

本发明解决的技术问题是：通过优化测量方法和软件处理过程，消除硬件设计局限所引入的不均匀照明对于图像分析的不利影响。本发明是一种适用于检测设备的非均匀光照图像的增强方法，能够从数据采集端在本质上消除不均匀光照带来的影响。本发明的处理效果是使处理后的图片光照均匀而且不损失样品边缘和缺陷信息，能够提升后续缺陷检测算法的稳定性与可靠性。

本发明的技术方案如下所述：

本发明属于有模板的缺陷检测方法，提出了一种动态生成模板的模板制作方法和与之相应的数据处理过程。本发明的主要工作分为两个部分，包括模板制作过程和缺陷对比检测过程。其中，模板制作过程如下所述：

1)在检测物所在平面放置空白漫反射白板，使用相机对白板进行拍照采样，获得光源在检测平面检测视野中的白板表面光照分布；

2)将上一步中的空白漫反射白板换做需要检测的材料，重复；

3)通过步骤2)提取的材料表面光照分布与步骤1)提取的白板表面光照分布可以近似计算出材料出现在视野中某位置时的反光系数分布函数；

4)将步骤2)采集的白板照片进行处理，抽象出光照函数，作为光源的函数化描述；

5)采集合格样品的图片，提取轮廓线，按轮廓线内材料种类将模板图片划分区域，记录每个区域样品的种类与步骤2)中样品种类的对应关系。

其中，缺陷对比检测过程如下所述：