[发明专利]一种基于光场相机的透明或半透明介质缺陷检测系统及方法

权利要求书

1.一种透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，该系统包括，

待检测的透明或半透明介质，

至少一个光源，用于将光线照射至所述的透明或半透明介质，

光场相机，拍摄获取所述透明或半透明介质的图像，用以检测出所述的透明或半透明介质存在的三维缺陷，该检测的步骤包括：

用光圈匹配后的光场相机拍摄多张散焦柔光板，进行光场白图像校准，并且完成微透镜中心校准；进行光场相机尺度校准，搭设适合角度的光源；用光场相机拍摄被测介质缺陷区域并处理得到多视角及深度图像，基于多视角图像中缺陷的形状及颜色，剔除深度图中非缺陷点，最终获得所述的透明或半透明介质缺陷的三维信息。

2.根据权利要求1所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，所述的透明或半透明介质存在的三维缺陷方法具体包括以下步骤：

A1，调节所述光场相机的焦距和光圈，拍摄多张散焦柔光纯色校准板，获取光场相机白图像，

根据光场相机白图像计算得到去渐晕矩阵和光场相机微透镜亚像素级中心坐标矩阵；

A2，使用所述光场相机拍摄多张已知空间三维位置的圆点校准板，并建立从三维坐标到视差之间的光场数学模型，完成光场相机的尺度校准；

A3，将所述光源照射被测的所述透明或半透明介质，使得所述透明或半透明介质的可能的缺陷能够被所述光场相机拍摄成像；

A4，使用所述光场相机拍摄所述透明或半透明介质缺陷所处区域并进行光场多视角渲染及深度计算，获得光场多视角图像和光场深度图像；

A5，根据光场多视角图像中缺陷的形状和颜色信息剔除光场深度图像中的非缺陷点；

A6，计算得到所述透明或半透明介质内部及表面缺陷的三维位置和形状信息。

3.根据权利要求2所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，步骤A1还包括，

调节光场相机主镜头和光圈，使光场相机的原始光场白图像的微透镜阵列恰好或近似于相切；

令光场相机拍摄多张散焦柔光纯色校准板图像，该校准板位于光场相机散焦处的光强均匀的纯色背景板，其中，

去渐晕矩阵为多张原始光场白图像W(u,v)进行平均化及归一化处理后的矩阵

光场相机微透镜亚像素级中心坐标矩阵是对光场白图像进行每个微透镜局部最大值处理后，迭代优化处理得到亚像素级微透镜中心坐标。

4.根据权利要求3所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，步骤A2中所述的圆点校准板上各个圆点的三维坐标为已知，用光场相机拍摄该校准板后获得该校准板圆点的弥散程度及对应的视差值，进而拟合校准得到视差值和三维坐标的关系。

5.根据权利要求4所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，步骤A3中光源的角度设置，使得光源光线能够将透明或半透明介质表面及内部缺陷照射清楚，保证光场相机对所述的透明或半透明介质缺陷进行成像。

6.根据权利要求5所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，步骤A4中光场相机拍摄到缺陷图像后进行光场多视角渲染得到光场多视角图像和光场视差图像，通过步骤A2中校准得到的视差及三维坐标的转化关系，将视差图像转化为深度图像。

7.根据权利要求6所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，对于步骤A5中的光场多视角图像中存在缺陷的形状及颜色信息，根据缺陷常见的形状和该光照下的颜色信息进行分类识别，进一步定位该缺陷在光场多视角图像中的位置，将非缺陷区域在深度图像中剔除。

8.根据权利要求7所述的透明或半透明介质缺陷检测系统，其特征在于，步骤A6基于尺度校准结果将深度图像进行三维映射获取缺陷的三维点云信息。