[发明专利]一种圆钢修磨质量检测系统中抑制环境光的方法

权利要求书

1.一种圆钢修磨质量检测系统中抑制环境光的方法，其特征是，使用补偿光源发出一定强度的光，照射到圆钢表面，用工业相机捕捉圆钢表面图像，将采集到的原始图像发送至数据处理模块，数据处理模块根据采集到的原始图像像素亮度情况，进行逐点软件补偿，处理完成之后的图像转换为视频信号发送到显示模块，同时根据圆钢表面图像的亮度均值、钢坯类型信息计算补偿光照强度，发送新的光照强度设定值到与补偿光源连接的可调光源驱动模块，可调驱动模块调节光源亮度，达到数据处理模块设定的光照强度；其中，

数据处理模块根据原始的图像像素亮度情况，计算出补偿光源的设定值和数字图像中的像素补偿值，从而抑制环境光的干扰，其包括标定、计算两个步骤；

A.标定，标定在离线状态下进行；

A1钢坯种类亮度基准P标定

首先，需要把钢坯按照表面处理的情况分成M类，M的取值按照钢坯来料表面处理方法的数量而定；对于每一个种类，在良好均匀的光照下取典型的圆钢采集其图像，然后取圆钢轴线上像素的亮度均值作为亮度基准；

对于M类钢坯，钢坯种类编号为C₁,C₂,…,C_(M-1),C_M，则在每一类钢坯中取典型的坯料，测量得到其亮度基准P_C1,P_C2,…,P_C(M-1),P_CM；

A2钢坯曲率补偿标定

圆钢图像中处于轴线上的像素亮度最高，边缘处的亮度最低；对轴线以外的像素亮度进行补偿；不同直径的圆钢沿周向亮度分布不相同，把圆钢按照直径分为N类进行标定，按照圆钢不同直径分为N个类，在每一类中在良好均匀的光照下，取典型的圆钢采集其图像，然后取圆钢边缘上像素的亮度均值作为P₂，取圆钢轴线上像素的亮度均值作为P₁，两个值相除得到补偿系数：

圆钢图像的上下半区亮度会相差很大，上下半区的补偿系数不同，计算出上半区的补偿系数α^U，和下半区的补偿系数α^B；

对于直径不同的N类钢坯，钢坯种类编号为D₁,D₂,…,D_(N-1),D_N，则在每一类钢坯中取典型的坯料，可以测量得到其上半区补偿系数和下半区补偿系数

A3补偿光源效率标定

系统通过改变补偿光源的电流，改变圆钢的光照情况，在投入运用之前，需要标定电流与图像亮度之间的关系；在良好均匀的光照下关闭补偿光源，对典型的圆钢采集其图像，然后取圆钢轴线上像素的亮度均值作为P₃；打开补偿光源，调整至最亮，此时电流为I_MAX，对同一根圆钢工件采集其图像，然后取圆钢轴线上像素的亮度均值作为P₄，那么补偿光源效率为：

B.计算

在数据处理模块计算过程如下：

B1读取圆钢原始图像F₀，取圆钢轴线上像素的亮度均值作为参考亮度P₀；

B2读取钢坯种类 C，找到A1标定步骤得到的其对应的亮度基准P；

B3计算补偿光源电流设定值I₁

其中：I₀为调整前的电流初值，单位，安倍；

B4计算光线遮挡补偿

环境光直射圆钢上半区或者下半区产生顺光，而另一半区被圆钢自身挡住产生逆光，此时圆钢上下半区图像亮度区别明显，不利于缺陷的识别，需要进行补偿；当上半区亮度均值P_U和下半区亮度均值P_B差距大于阈值时P_Y，进行补偿计算新图像F₁：

当P_UP_B时：

当P_UP_B时：

其中：

P₀(x,y)为原始图像F₀中像素亮度，P₁(x,y)为新图像F₁中像素亮度，P_MAX为图像允许的亮度最大值，P_S1和P_S2为适宜图像检测的像素亮度下限和上限，由操作人员设定，但P_S1不小于1/3P_MAX，P_S1不大于2/3P_MAX；

如此，得到新图像F₁，如果不需要进行补偿，那么F₁＝F₀；

B4读取圆钢直径种类D₀，找到A标定中A2步骤得到的其对应的补偿系数α^U和α^B；

B5根据补偿系数α计算边缘亮度增强后的新图像F₂，新图像中每个像素的亮度计算如下：

对于上半区像素

对于下半区像素

其中：P₂(x,y)为新图像F₂中像素亮度；d为像素到图像轴线距离，单位，m；r为圆钢半径，单位，m。