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CN103344563B - 一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法 - Google Patents

一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法。本装置包括调色调光光源、工业相机、工控机、调色调光闪光灯光源驱动器和检测工件。本方法是:工业相机通过调色调光闪光灯光源驱动器驱动调色调光光源曝光,从而摄取检测工件的图像,然后将图像数据传送给工控机;工控机在初始时由人工设置参数前提下,按照所设参数控制调色调光闪光灯光源驱动器来改变调色调光光源的颜色和照度。本发明实现了自适应调节光源颜色和照度,特别是对光源发光颜色的调节,可以为利用机器视觉采集图像进行检测的应用提供更好的效果,为整个检测系统精确甄别瑕疵提供保障。

Description

一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法,尤其是一种彩色闪光灯光源检测装置及自适应智能检测方法。
技术背景
机器视觉检测系统关键之一是选择正确合适的闪光照明,光源的作用是获得检测工件被检特征的对比鲜明的图像,因此机器视觉光源直接影响图像的质量,进而影响到系统的检测效果。传统的机器视觉光源采用单色或白光光源,只能对光源的照度进行调节,不能调节光源的颜色,这对机器视觉应用是一个很大的局限。目前已有的方法存在一定的缺陷:只有单色光,白光或红光、绿光等检测方法,而工件彩印与单色光不完全匹配,瑕疵或特征在灰度图上不明显,不同工件不同批次印刷存在色差问题,即使同一批次也存在颜色深度变化问题。
目前,针对光源的控制方法,发明200910083235.0公布了通过偏振方法消除物体表面反光的机器视觉照明系统;发明201110251472.0公布了一种通过串口手动设置光源板LED点亮状态的方法;发明201110252865.3公布了一种机器视觉光源亮度实时调整的方法;发明201110318196.5公布了一种汽车通过摄像头的前照灯切换控制系统;发明200410043753.7公布了一种用于机器视觉测量系统中的自适应调整光强的照明光源装置;发明200810050700.6公布了在变光照环境中机器视觉系统稳定亮度图像自适应获取方法。在已公开的发明或文献中,未提到使用彩色调色调光闪光系统实现机器视觉自适应智能控制方法的实例。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷,提供一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置及方法,能够提供实时调节光源颜色和照度,特别是对光源发光颜色的调节,可以为利用机器视觉采集工件图像进行检测的应用提供新的一种效果,为整个检测系统精确甄别瑕疵提供保障。
为达到上述目的,本发明的构思是:
一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置,其包括工业相机、调色调光光源、检测工件、工控机、调色调光闪光灯光源驱动器。所述工业相机可以通过调色调光闪光灯光源驱动器控制调色调光光源曝光,从而摄取检测工件的图像,然后将图像数据传送给所述工控机进行处理;所述工控机在初始时由人工设置参数前提下,按照所设参数控制所述调色调光闪光灯光源驱动器;所述调色调光闪光灯光源驱动器可以根据所述工控机的要求改变调色调光光源的颜色和照度。本用于带有彩色印刷的工件或物品瑕疵检测、特征识别等,可以甄别形态缺陷以及色彩缺陷等。
上述调色调光闪光灯光源驱动器驱动RGB调光光源发出白光,所述工业相机摄取彩色图像传送至所述工控机,所述工控机对彩色图像进行灰度转换和灰度图像处理和检测,用户可以对所述工控机进行操作,选取经所述工控机处理后的图像的特征区域,并进行模式选择增强或滤除。
上述工控机对工业相机摄取的彩色图像进行调色调光预处理,将所得处理结果结合上述用户所选择的增强模式或滤除模式,根据调色算法进行调色计算,再根据调光算法进行调光计算。所述工控机用所得计算结果控制所述调色调光闪光灯光源驱动器,进而控制RGB调光光源,调节闪光灯发光的颜色和照度。
根据上述发明构思,本发明采用下述技术方案:
一种自适应调色调光机器视觉光源检测装置,包括工业相机、调色调光光源、检测工件、工控机和调色调光闪光灯光源驱动器,其特征在于:所述工控机经调色调光闪光灯光源驱动器联接调色调光光源;所述调色调光光源照射检测工件,工业相机对准检测工件,工业相机的输出联接至工控机。
一种自适应调色调光机器视觉光源检测方法,采用根据权利要求1所述的自适应调色调光机器视觉光源检测装置进行检测,其特征在于:工业相机1.1可以通过调色调光闪光灯光源驱动器驱动调色调光光源曝光摄取检测工件的图像,图像数据传送给工控机;工控机在人工设置参数前提下,按照所设参数控制调色调光闪光灯光源驱动器;调色调光闪光灯光源驱动器根据工控机的控制改变调色调光光源的颜色和照度。
上述方法的具体操作步骤如下:
(1)    初始白光拍摄在自适应调色调光机器视觉光源检测系统未经过用户设置前,由调色调光闪光灯光源驱动器驱动调色调光光源发出白光;
(2)    工业相机拍照摄取检测工件的图像,彩色图像输出传给工控机;
(3)    工控机对检测工件的彩色图像进行灰度转换,并进行灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;
(4)    用户根据工控机的界面上经过步骤(3)提供的图像,由人工选取特征区域对用户关心的检测区域和正常的背景区域进行选取,然后通过模式选择增强或滤除对检测区域进行模式设置,其中增强模式用来在背景区域中突出检测区域以便进行瑕疵或特征识别,滤除模式用来在背景区域中隐藏检测区域以便防止瑕疵误判;
(5)    工控机根据步骤(3)提供的图像和步骤(4)的特征区域选取和模式设置,进行调色调光预处理,以此来确定调色计算和调光计算过程中的限值和调节阈值;
(6)    工控机按照步骤(5)的结果进行调色计算,其中在步骤(4)中设置的增强模式即增强检测区域,由工控机取出检测区域的RGB值作为调色输出值;其中在步骤(4)中设置的滤除模式即滤除检测区域,由工控机取出背景区域的RGB值作为调色输出值;
(7)    工控机在调色计算后进行调光计算,调光计算将步骤(6)的调色输出值进行灰度转换,然后与步骤(5)提供的限值和调节阈值进行比较,由调色输出值进而生成调光输出RGB设定值;同时对灰度转换的灰度图像进行图像亮度计算,与调光输出RGB设定值转换的灰度进行比较,从而增大或减小调光输出RGB值;
(8)    调色调光驱动按照步骤(7)生成的调光输出RGB值,控制RGB调光光源上的不同颜色闪光灯灯组,发出经过调色调光的闪光照明到检测工件上,从而为工业相机拍照提供闪光照明;
(9)    工业相机拍照再次拍摄检测工件,由彩色图像输出传给工控机进行灰度转换和灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;然后一方面将经过处理的灰度图像发送到计算机识别和检测进行机器视觉检测,另一方面通过调色调光预处理,进而调色计算和调光计算到RGB调光光源,形成下一次的闪光照明输出,此过程不断循环进行,形成对机器视觉光源的自适应调色调光,以准确达到用户的需求。
本发明与现有技术相比较,具有以下突出优点:
与传统机器视觉光源相比,一方面这种自适应调色调光机器视觉光源检测方法采用调色调光光源,通过调色调光闪光灯光源驱动器的调节作用,可以使调色调光光源发出所需颜色及所需照度的光,使得应用机器视觉甄别瑕疵更精确;另一方面这种自适应调色调光机器视觉光源检测方法,一旦用户选取特征区域并选择模式后,可以对光源的发光颜色和照度进行自适应自动调节,直到光源发出光的颜色和照度达到用户检测需求,特别是当工作中出现检测工件或外部环境有偏差时,可以根据调色算法和调光算法进行调整,修正闪光灯光源的闪光颜色和照度。
附图说明
图1是本发明一种自适应调色调光机器视觉光源控制方法的总体结构图。
图2是本发明所涉及的自适应调色调光机器视觉光源控制方法的流程图。
图3是本发明所涉及的调色调光闪光灯光源驱动器的电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细的描述。
实施案例一:
如图1所示,本自适应调色调光机器视觉光源检测装置,包括工业相机(1.1)、调色调光光源(1.2)、检测工件(1.3)、工控机(1.4)和调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)。其特征在于:工控机(1.4)经调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)联接调色调光光源(1.2),调色调光光源(1.2)照射检测工件(1.3),工业相机(1.1)对准检测工件(1.3),工业相机(1.1)的输出联接至工控机(1.4)。工业相机(1.1)可以通过调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)驱动调色调光光源(1.2)曝光摄取检测工件(1.3)的图像,图像数据传送给工控机(1.4);工控机(1.4)在人工设置参数前提下,按照所设参数控制调色调光闪光灯光源驱动器(1.5);调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)根据工控机(1.4)的控制改变调色调光光源(1.2)的颜色和照度。
如图1所示的调色调光光源(1.2)是可以改变颜色和照度、提供直射或漫反射光照的装置,常用的采用LED的调色调光光源(1.2)由红、绿、蓝三色LED灯珠阵列和提供直射或漫反射的金属结构组成。
如图1所示的调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)是根据工控机(1.4)的控制输出,为调色调光光源(1.2)提供不同驱动电流和开启/关闭控制的装置,其电路原理示意图如图3所示,包括微处理器、电源电路、功率驱动电路等,能够接收工控机(1.4)通过串口发出的电流调节参数和数字电路发出的开启/关闭信号,然后通过功率驱动电路驱动调色调光光源(1.2)的不同LED灯珠阵列。
实施案例二:
如图2所示,本自适应调色调光机器视觉光源检测方法,采用上述装置进行检测,用户可以根据具体需求,针对图像选取特征区域,并设置不同的模式(如增强或滤除),从而实现自适应的调节所述RGB调光光源所发光的颜色和照度,具体实现步骤如下:
(1)  在图1所示的自适应调色调光机器视觉光源检测系统未经过用户设置前,初始白光拍摄由调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)驱动调色调光光源(1.2)发出白光;
(2)  工业相机拍照摄取检测工件(1.3)的图像,经过彩色图像输出传给工控机(1.4);
(3)  工控机(1.4)对检测工件(1.3)的彩色图像进行灰度转换,并进行灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;
(4)  用户根据工控机(1.4)的界面上经过步骤(3)提供的图像,由人工选取特征区域对用户关心的检测区域和正常的背景区域进行选取,然后通过模式选择增强或滤除对检测区域进行模式设置,其中增强模式用来在背景区域中突出检测区域以便进行瑕疵或特征识别,滤除模式用来在背景区域中隐藏检测区域以便防止瑕疵误判;
(5)  工控机(1.4)根据步骤(3)提供的图像和步骤(4)的特征区域选取和模式设置,进行调色调光预处理,以此来确定调色计算和调光计算过程中的限值和调节阈值等;
(6)  工控机(1.4)按照步骤(5)的结果进行调色计算,其中在步骤(4)中设置的增强模式即增强检测区域,由工控机(1.4)取出检测区域的RGB值作为调色输出值;其中在步骤(4)中设置的滤除模式即滤除检测区域,由工控机(1.4)取出背景区域的RGB值作为调色输出值;
(7)  工控机(1.4)在调色计算后进行调光计算,调光计算将步骤(6)的调色输出值进行灰度转换,然后与步骤(5)提供的限值和调节阈值进行比较,由调色输出值进而生成调光输出RGB设定值;同时对灰度转换的灰度图像进行图像亮度计算,与调光输出RGB设定值转换的灰度进行比较,从而增大或减小调光输出RGB值;
(8)  调色调光驱动按照步骤(7)生成的调光输出RGB值,控制RGB调光光源上的不同颜色闪光灯灯组,发出经过调色调光的闪光照明到检测工件(1.3)上,从而为工业相机拍照提供闪光照明;
(9)  工业相机拍照再次拍摄检测工件(1.3),由彩色图像输出传给工控机(1.4)进行灰度转换和灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;然后一方面将经过处理的灰度图像发送到计算机识别和检测进行机器视觉检测,另一方面通过调色调光预处理(1.12),进而调色计算和调光计算到RGB调光光源,形成下一次的闪光照明输出,此过程不断循环进行,形成对机器视觉光源的自适应调色调光,以准确达到用户的需求。

Claims (1)

1.一种自适应调色调光机器视觉光源的检测方法,采用的自适应调色调光机器视觉光源检测装置包括工业相机(1.1)、调色调光光源(1.2)、检测工件(1.3)、工控机(1.4)和调色调光闪光灯光源驱动器(1.5),所述工控机(1.4)经调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)联接调色调光光源(1.2);所述调色调光光源(1.2)照射检测工件(1.3),工业相机(1.1)对准检测工件(1.3),工业相机(1.1)的输出联接至工控机(1.4),工业相机(1.1)可以通过调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)驱动调色调光光源(1.2)曝光摄取检测工件(1.3)的图像,图像数据传送给工控机(1.4);工控机(1.4)在人工设置参数前提下,按照所设参数控制调色调光闪光灯光源驱动器(1.5);调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)根据工控机(1.4)的控制改变调色调光光源(1.2)的颜色和照度;其特征在于该方法的具体操作步骤如下:
(1)  初始白光拍摄在自适应调色调光机器视觉光源检测系统未经过用户设置前,由调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)驱动调色调光光源(1.2)发出白光;
(2)  工业相机(1.1)拍照摄取检测工件(1.3)的图像,彩色图像输出传给工控机(1.4);
(3)  工控机(1.4)对检测工件(1.3)的彩色图像进行灰度转换,并进行灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;
(4)  用户根据工控机(1.4)的界面上经过步骤(3)提供的图像,由人工选取特征区域对用户关心的检测区域和正常的背景区域进行选取,然后通过模式选择增强或滤除对检测区域进行模式设置,其中增强模式用来在背景区域中突出检测区域以便进行瑕疵或特征识别,滤除模式用来在背景区域中隐藏检测区域以便防止瑕疵误判;
(5)  工控机(1.4)根据步骤(3)提供的图像和步骤(4)的特征区域选取和模式设置,进行调色调光预处理,以此来确定调色计算和调光计算过程中的限值和调节阈值;
(6)  工控机(1.4)按照步骤(5)的结果进行调色计算,其中在步骤(4)中设置的增强模式即增强检测区域,由工控机(1.4)取出检测区域的RGB值作为调色输出值;其中在步骤(4)中设置的滤除模式即滤除检测区域,由工控机(1.4)取出背景区域的RGB值作为调色输出值;
(7)  工控机(1.4)在调色计算后进行调光计算,调光计算将步骤(6)的调色输出值进行灰度转换,然后与步骤(5)提供的限值和调节阈值进行比较,由调色输出值进而生成调光输出RGB设定值;同时对灰度转换的灰度图像进行图像亮度计算,与调光输出RGB设定值转换的灰度进行比较,从而增大或减小调光输出RGB值;
(8)  调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)按照步骤(7)生成的调光输出RGB值,控制调色调光光源(1.2)上的不同颜色闪光灯灯组,发出经过调色调光的闪光照明到检测工件(1.3)上,从而为工业相机拍照提供闪光照明;
(9)  工业相机拍照再次拍摄检测工件(1.3),由彩色图像输出传给工控机(1.4)进行灰度转换和灰度图像处理,对图像进行滤波和对比度亮度调节;然后一方面将经过处理的灰度图像发送到计算机,然后进行计算机识别和检测,从而实现工件瑕疵或特征的机器视觉检测;另一方面通过调色调光预处理,进而经过调色计算和调光计算,再由调色调光闪光灯光源驱动器(1.5)控制调色调光光源(1.2),形成下一次的闪光照明输出,此过程不断循环进行,形成对机器视觉光源的自适应调色调光,以准确达到用户的需求。
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