[发明专利]一种基于双目视觉的金属工件缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双目视觉的金属工件缺陷检测，属于数字图像处理与工业检测领域。

背景技术

在各种传感检测系统和方法中，依靠摄像机等视觉传感器构成的机器视觉检测系统及其相关技术占有重要地位。一方面，视觉传感器测量范围大、获得的检测信息比其它传感器丰富的多；另一方面，视觉检测在一般工作环境下即可使用，无需配置特殊的辅助装置；此外，视觉检测是典型的非接触检测方式，不会对被检测物体的表面造成任何伤害。也正因为这些突出的优势，使得视觉检测方法和视觉检测系统在工业生产中获得了广泛的应用，承担起现场信息反馈、缺陷检测等重要任务。

视觉检测方法根据视觉传感器的数目和类型又可以分成单目视觉、双目视觉、多目视觉、红外视觉、紫外视觉和混合视觉等多个研究方向。其中，单目视觉常常作为最简便快捷的图像获取方法服务于各个领域，但其获得的视觉信息限制性较大。与单目视觉相比，双目视觉技术是模型人类双目视觉模型，利用图像在人类左右目图像中的视差信息获取环境与目标的三维信息，具体优势表现为两个方面：第一，双目视觉检测系统不但可以实现二维信息的检测，还可以实现三维信息的检测；第二，双目视觉检测的原理更加符合人类的视觉成像原理，在理论上可以找到明确的生物学支持理论。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在复杂背景下检测工件缺陷的方法，以提高工业生产中工件的合格率。

为解决上述技术问题，本发明采用一种基于双目视觉的金属工件缺陷检测方法，包括以下步骤：

1)工件目标图像提取：

11)首先对双目相机获取到的左目图像与右目图像使用全局匹配算法进行深度粗检测，得到视差图像；

12)标记视差图像中的前景像素点作为工件区域位置检测的生长点，利用双目视觉局部型匹配算法，对原始彩色图像进行角点检测、颜色检测，构建前景区域的视觉显著性特征，再根据前景区域位置检测的生长点位置信息和前景区域视觉显著性特征完成工件目标的检测；

2)工件缺陷检测：

21)采用双三次插值法对工件目标图像进行超分辨率重建；

22)对工件表面缺陷进行检测；(a)全局特征提取：对获取的金属表面图像分别从0°、45°、90°、135°四个方向分析其灰度值分布的情况，得到邻域灰度差算法中的步长与阈值；(b)局部特征分割：选取0°、45°、90°、135°方向对金属表面图像分别进行邻域灰度差分割，分别得到二值化图像T₁、T₂、T₃、T₄，则最终缺陷分割结果T＝T₁|T₂|T₃|T₄；

23)计算缺陷面积，判断工件是否合格。

本发明所达到的有益效果是：本发明的基于双目视觉的金属工件缺陷检测方法，能在复杂背景下提取出金属工件，对于具有高反光和拉丝特性的金属表面能自适应地检测出划痕、孔洞、裂纹等缺陷。本方法不受外界环境及目标物体自身因素的影响，具有通用性好，准确度高，实时性好等优点，对航天、军事、工业及安保等各个领域实现机器智能化测量有重要意义。

附图说明

图1基于双目视觉的工件缺陷检测流程图；

图2相机坐标系关系图；

图3工件目标提取流程图；

图4缺陷工件示意图；

图5不同角度拍摄得到的棋盘标定图像；

图6双目视觉成像原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明的具体技术方案包括下面三个步骤：

一.双目相机标定。

相机标定的本质是找到世界坐标系与图像坐标系之间的关系，如图2。在利用双目视觉进行目标像素点三维标定过程中，由两台平行的CCD相机对同一目标物体在不同角度进行拍摄；再通过双目相机标定参数和左目图像、右目图像视差信息完成像素点空间坐标的计算。准确标定左目相机和右目相机的参数和位置关系，也是目标边缘像素点空间坐标计算的重要步骤。

a.将两个相机平行平放形成一个双目相机；

b.获取棋盘模板图像，打印一个具有sm×sn个已知方格大小的棋盘平面作为标定模板，将标定模板放置在双目相机的摄像范围内并多次转动，从而使相机拍摄得到多幅不同的棋盘图像，如图5；