CN110441331B - 玻璃光畸变检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种玻璃光畸变检测系统，其包括图案显示装置和图像采集装置，其中，图案显示装置具有显示平面，用于显示检测用图案；图像采集装置与所述图案显示装置相隔一定距离设置，并且包括相机，用于透过待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像。所述图像采集装置可以包括由多个相机构成的相机阵列。本申请还公开了一种玻璃光畸变检测方法。根据本申请的上述玻璃光畸变检测系统和方法，有利于简化玻璃板光畸变检测操作，并有利于提高检测效率和检测准确率。

Description

玻璃光畸变检测系统及方法

技术领域

本申请涉及玻璃的光学性能检测，更具体地涉及玻璃板的光畸变检测系统和方法。

背景技术

玻璃板是日常生活和工业生产中都常见的材料，其由于具有良好的透光性而被用于很多需要透视观察的场合，例如用作车辆的前、后挡风玻璃。为了提供良好的视觉体验，同时作为车辆前后挡风玻璃而言，也为了确保车辆驾驶的安全性，人们对于这样的玻璃板提出了光学性能方面的要求。为此玻璃板生产厂商要对玻璃进行光透射率、光畸变等方面的检测。

玻璃光畸变检测通常使用投影系统来进行，其中使用幻灯机将检测用的阵列图案透过待测玻璃板投射到幕布上，通过测量幕布上的图案的变形来评估玻璃板的光畸变。

然而，这种检测方式中，需要依靠人眼来观察幕布上的图案的变形，不仅费时费力，而且检测结果的准确率较低，质量不稳定。即使在这种检测方式中结合采用相机替代人眼来采集投射到幕布上的图案的图像，但是由于相机在该检测方式的装置系统中无法布置为垂直于幕布，所以也无法准确地检测玻璃板的光畸变。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种玻璃光畸变检测系统和方法，其中采用成像系统来进行玻璃板的光畸变检测。

根据本发明的一个方面，提供了一种玻璃光畸变检测系统，其包括图案显示装置和图像采集装置，其中，图案显示装置具有显示平面，用于显示检测用图案；图像采集装置与所述图案显示装置相隔一定距离设置，所述图像采集装置包括相机，所述相机的光轴垂直于所述图案显示装置的显示平面，用于透过被放置在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间的待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像。

优选地，所述玻璃光畸变检测系统还可以包括图像处理和计算系统，该图像处理和计算系统包括处理器和存储器，用于接收检测用图案的图像，对图像进行图像处理和计算，以获得玻璃板的光畸变指标。

在一些实施例中，所述检测用图案为圆点阵列图案，所述图像处理和计算系统在所述检测用图案的图像中识别出对应于所述圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别该椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标。

所述检测用图案的圆点阵列图案可以为黑底白色圆点图案或者白底黑色圆点图案。

可选地，所述玻璃光畸变检测系统还可以包括玻璃板支架，用于保持待测玻璃板。

在一些优选实施例中，所述图案显示装置为灯箱装置，该灯箱装置包括形成为所述显示平面的前面板和用于照射该前面板的光源，所述前面板上形成有透光区域和不透光区域。

在一些优选实施例中，所述图像采集装置可以包括多个相机构成的相机阵列，所述多个相机中的每一个用于透过待测玻璃板采集所述显示平面显示的检测用图案的相应局部区域的子图像。

优选地，所述玻璃光畸变检测系统还包括玻璃板支架，用于保持待测玻璃板，其中在对待测玻璃进行检测的过程中，所述玻璃板支架相对于所述图案显示装置和图像采集装置在水平和垂直方向上的位置是固定的；并且所述玻璃板支架设置有相互独立的俯仰调节装置和水平摆动装置，所述俯仰调节装置用于调节待测玻璃板使之以工作状态下的俯仰角度支撑在所述玻璃板支架上，所述水平摆动装置用于使待测玻璃板在水平方向上回转，以检测待测玻璃板的不同部位。

在一些实施例中，所述图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列，所述多个相机中的每一个用于透过待测玻璃板采集所述显示平面显示的检测用图案的相应局部区域的子图像；并且所述图像处理和计算系统将所述多个相机采集的子图像拼接在一起。这种情况下，优选地，所述检测用图案包括用于标记各个所述局部区域的边界的图形。

根据本发明的另一个方面，提供了一种玻璃光畸变检测方法，该方法包括：提供图案显示装置和图像采集装置，所述图案显示装置具有用于显示检测用图案的显示平面，所述图像采集装置与所述图案显示装置相隔一定距离设置并包括相机，所述相机的光轴垂直于所述图案显示装置的显示平面；将待测玻璃板以预定角度放置在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间；以及利用所述图像采集装置的相机透过待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像。

在一些优选实施例中，所述玻璃光畸变检测方法还包括：利用包括处理器和存储器的图像处理和计算系统，对所述检测用图案的图像进行图像处理和计算，以获得待测玻璃板的光畸变指标。

在其中所述检测用图案为圆点阵列图案的一些实施例中，所述图像处理和计算可以包括：在所述检测用图案的图像中识别出对应于所述圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别该椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标。

在一些实施例中，所述图像处理和计算可以包括：将所述检测用图案的图像与预先存储的参考图像进行比对，以获得待测玻璃板的光畸变指标，其中，所述参考图像为在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间没有放置玻璃板的情况下利用所述图像采集装置的相机所采集得到的所述显示平面上的检测用图案的图像。

在其中所述图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列的一些实施例中，所述采集所述检测用图案的图像可以包括：利用所述多个相机中的每一个分别采集所述检测用图案的相应的局部区域的子图像。

根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统和检测方法，有利于简化操作，并且有利于提高检测的效率和准确率

附图说明

通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，附图中相同的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

图1为根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统的示意图；

图2为用作图1所示系统中的图案显示装置的灯箱的示意图；

图3a、图3b、图3c分别示出了检测用图案的不同示例；

图4a、4b示意性地示出了可用于图1所示系统中的玻璃板支架的一个示例，其中，图4a示出空置的玻璃板支架，图4b示出保持有待测玻璃板的玻璃板支架；

图5为根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统的示意性框图；

图6为根据本发明其它实施例的玻璃光畸变检测系统的示意图，其中图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列；以及

图7为根据本发明实施例的玻璃光畸变检测方法的示意性框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

图1为根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统的示意图。如图1所示，该玻璃光畸变检测系统包括图案显示装置10和图像采集装置20。图案显示装置10具有显示平面10a，用于显示检测用图案。图像采集装置20与图案显示装置10相隔一定距离设置。在图1所示检测系统的示例中，图像采集装置20包括一个相机，相机设置为使得其光轴垂直于图案显示装置10的显示平面10a，从而尽可能减小由于相机本身的成像系统引入的光畸变干扰对玻璃板光畸变的检测结果。检测过程中，待测玻璃板G被放置在图案显示装置10和图像采集装置20之间，图像采集装置20的相机透过待测玻璃板G采集显示平面10a上所显示的检测用图案的图像。

图像采集装置20优选包括CCD相机，并采用低畸变镜头。优选，图像采集装置20的相机与图案显示装置10的显示平面10a的中心高度大致相同。

在一些实施例中，如图1所示，玻璃光畸变检测系统还可以包括图像处理和计算系统30。图像处理和计算系统30包括处理器31和存储器32(见图5)，其与图像采集装置20可以通过有线或无线方式连接，用于接收图像采集装置20所采集的图像，对图像进行处理和计算，以获得待测玻璃板的光畸变指标。图像处理和计算系统30可以采用专用或通用计算机设备来实现，本发明在此方面不受限制。相比较于传统的人眼观察和识别方式，根据本发明这些实施例的玻璃光畸变检测系统通过以数字化手段采集和处理图像并计算/评估玻璃板的光畸变，大大简化了检测操作，并提高了检测效率和准确率。

当然，应该理解的是，根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统并不限于必须包括图像处理和计算系统30。在另一些实施例中，图像采集装置20透过待测玻璃板G所采集到图像，可以被存储、打印或以其它方式显示，用于后续人工观察和评估。在这样的实施例中，相比较于直接用人眼透过待测玻璃板观察投影到幕布上的检测用图案而言，由于可以将图像采集与图像的观察在空间和时间上分离，所以玻璃板光畸变检测工作的安排更具灵活性，提高了检测效率，并且检测质量受到的工作人员状态的影响得以降低，从而也提高了检测准确率。

接下来，将结合图2和图3a～3c介绍适用于根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统的图案显示装置10。

图2示出了可用作图案显示装置10的一个灯箱装置。具体而言，该灯箱构造为具有前面板11和用于空对该前面板11进行照明的光源12。前面板11形成图案显示装置10的显示平面10a。在一些优选的实施例中，前面板11具有透光区域和不透光区域，当光源12照射前面板11时，这些透光区域和不透光区域即形成明暗强烈对比的检测用图案。光源12可以采用白炽灯、日光灯、LED等。

图3a、图3b、图3c分别示出了检测用图案的不同示例。根据本发明实施例，检测用图案可以为圆点阵列图案，例如图3a所示的黑底白色圆点图案P1，以及例如图3b所示的白底黑色圆点图案P2。检测用图案也可以为其它图案，例如图3c所示的网格图案P3。

由于图案显示装置10所显示的检测用图案透过待测玻璃板G时，玻璃板光畸变会引起光纤传播方向的改变，使得最终图像采集装置20所采集到的图像中，待检测图案中的特征发生变形，例如圆点会变成椭圆形，又例如平直的线条会变成弯曲的线条等等。图像处理和计算系统30即利用识别这些变型的特征并通过计算来获得玻璃板的光畸变指标。

在玻璃光畸变检测系统的一些优选示例中，检测用图案采用圆点阵列图案，并且图像处理和计算系统30在图像采集装置20所采集的检测用图案的图像中识别出对应于圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标。

然而，本发明并不限于采用特定的检测用图案或者限于图像处理和计算系统所采用的特定的处理和计算方式。例如，在另一些示例中，图像处理和计算系统可以将透过待测玻璃板采集的检测用图案的图像与预先存储的参考图像进行比对，以获得待测玻璃板的光畸变指标，其中，所述参考图像为在图案显示装置和图像采集装置之间没有放置玻璃板的情况下所采集得到的显示平面上的检测用图案的图像。

光畸变检测过程中，待测玻璃板G优选以其工作状态角度α设置在图案显示装置10和图像采集装置20之间。对于不同用途的玻璃板，其工作状态角度可能是不同的。例如对于用于不同车辆的前挡风玻璃板而言，其工作状态角度通常在相对于水平方向50°～80°之间。为了保持待测玻璃板G，以及为了调节其角度，根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统还可以优选地包括玻璃板支架40。

图4a示出了玻璃板支架40的一个优选的示例，其中，该玻璃板支架40设置有相互独立的俯仰调节装置41和水平摆动装置42。俯仰调节装置41例如包括以可枢转方式安装的U形支撑架，用于调节待测玻璃板G的俯仰角度，使之以工作状态下的俯仰角度支撑在所述玻璃板支架上。水平摆动装置42例如包括螺纹轴连接结构，用于使待测玻璃板G在水平方向上回转，以便检测待测玻璃板G的不同部位。图4b示出图4a所示玻璃板支架40上保持有待测玻璃板G的状态。应该理解的是，本发明并不限于俯仰调节装置41和水平摆动装置42的具体构造。

图5以框图的形式图解了根据本发明一个优选实施例的玻璃光畸变检测系统1，该检测系统1既包括图案显示装置10和图像采集装置20，又集成了图像处理和计算系统30和玻璃板支架40。检测系统1中包括的上述装置和系统的具体实现方式可以参照以上结合图1～4的介绍，在此不再赘述。

下面将结合图6介绍根据本发明其它不同实施例的玻璃光畸变检测系统。图6所示玻璃光畸变检测系统与图1所示检测系统基本上相同，不同之处主要在于，图6所示的检测系统中的图像采集装置20’包括多个相机构成的相机阵列。优选地，多个相机具有彼此平行的光轴。优选地，多个相机中的每一个用于透过待测玻璃板G采集显示平面10a所显示的检测用图案的相应局部区域的子图像。

这种情况下，图像处理和计算系统30在处理中可以将多个相机采集的子图像拼接在一起。相应地，尽管附图中未示出，但是在一些示例中，检测用图案可以包括用于标记各个相机所对应的局部区域的边界的图形，例如边界线。

在本实施例中，由于图像采集装置20’采用了多个相机的相机阵列，每个相机仅用于对检测用图案的部分进行成像，所以在相同的检测精度要求下，各个相机可以相对于图1所示实施例中的相机具有更低的分辨率。这样，适用的相机的范围更广，并有可能降低装置成本。换一个角度来看，在采用相同分辨率的相机的情况下，图6所示实施例的检测系统想读与图1所示实施例的检测系统，能够实现更高的检测精度。

与此同时，根据本实施例的图像采集装置20’中，由于采用相机阵列中的多个相机分别对检测用图案的局部进行成像，所以每个相机可以仅对靠近其光轴的部分成像；而且，由于相机本身的成像系统也会引入光畸变，这种光畸变对于离轴较远的成像对象而言尤甚，所以包括相机阵列的图像采集装置20’进一步地还有利于抑制由于相机本身的成像系统引入的光畸变，从而有利于提高玻璃板光畸变检测准确率。

此外，在图6所示玻璃光畸变检测系统中优选地包括玻璃板支架40，该玻璃板支架40可以为如上结合图4a和图4b所介绍的玻璃板支架。希望说明的是，在本实施例中，由于图像采集装置20’采用了相机阵列，所以允许玻璃板支架40在检测过程中相对于图像显示装置10和图像采集装置20在水平和垂直方向上被固定，而仅通过对待测玻璃板G在玻璃板支架40上的俯仰角度调整和水平摆动来实现对待测玻璃板G的整个待测区域的检测。当然，本实施例并不限于在检测过程中将玻璃板支架40位置固定的实现方式。

接下来，将结合图7介绍根据本发明实施例的玻璃光畸变检测方法，图7为该检测方法的流程框图。

如图7所示，根据本发明实施例的玻璃光畸变检测方法2包括以下处理：

S10:提供图案显示装置和图像采集装置，所述图案显示装置具有用于显示检测用图案的显示平面，所述图像采集装置与所述图案显示装置相隔一定距离设置并包括相机，所述相机的光轴垂直于所述图案显示装置的显示平面；

S20:将待测玻璃板以预定角度放置在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间；以及

S30:利用所述图像采集装置的相机透过所述待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像。

可选地，玻璃光畸变检测方法2还可以进一步包括：

S40:利用包括处理器和存储器的图像处理和计算系统，对检测用图案的图像进行图像处理和计算，以获得待测玻璃板的光畸变指标。

在其中检测用图案为圆点阵列图案的一些实施例中，上述处理S40中所述的“进行图像处理和计算”可以包括：在所述检测用图案的图像中识别出对应于所述圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别该椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标。

在其它一些实施例中，上述处理S40中所述的“进行图像处理和计算”可以包括：将透过待测玻璃板所采集的检测用图案的图像与预先存储的参考图像进行比对，以获得待测玻璃板的光畸变指标，其中，参考图像为在图案显示装置和图像采集装置之间没有放置玻璃板的情况下利用图像采集装置的相机所采集得到的显示平面上的检测用图案的图像。

在其中图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列的一些实施例中，上述处理S30可以包括：利用所述多个相机中的每一个分别采集检测用图案的相应的局部区域的子图像。在这种情况下，如以上结合根据本发明实施例的玻璃光畸变检测系统所讨论的，上述处理S40可以包括将多个相机采集的子图像拼接在一起的处理。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种玻璃光畸变检测系统，包括：

图案显示装置，具有显示平面，用于显示检测用图案；

图像采集装置，与所述图案显示装置相隔一定距离设置，所述图像采集装置包括相机，所述相机的光轴垂直于所述图案显示装置的显示平面，用于透过被放置在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间的待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像；和

图像处理和计算系统，其包括处理器和存储器，用于接收所述检测用图案的图像，对该图像进行图像处理和计算，以获得待测玻璃板的光畸变指标，

其中，所述检测用图案为圆点阵列图案，所述图像处理和计算系统在所述检测用图案的图像中识别出对应于所述圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别该椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标，

其中，所述图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列，所述多个相机中的每一个用于透过待测玻璃板采集所述显示平面显示的检测用图案的相应局部区域的子图像；并且所述图像处理和计算系统将所述多个相机采集的子图像拼接在一起，所述检测用图案包括用于标记各个所述局部区域的边界的图形。

2.如权利要求1所述的玻璃光畸变检测系统，其中，所述检测用图案的圆点阵列图案为黑底白色圆点图案或者白底黑色圆点图案。

3.如权利要求1或2所述的玻璃光畸变检测系统，还包括玻璃板支架，用于保持待测玻璃板。

4.如权利要求1或2所述的玻璃光畸变检测系统，其中，所述图案显示装置为灯箱装置，该灯箱装置包括形成为所述显示平面的前面板和用于照射该前面板的光源，所述前面板上形成有透光区域和不透光区域。

5.如权利要求1或2所述的玻璃光畸变检测系统，还包括玻璃板支架，用于保持待测玻璃板，其中在对待测玻璃进行检测的过程中，所述玻璃板支架相对于所述图案显示装置和图像采集装置在水平和垂直方向上的位置是固定的；并且所述玻璃板支架设置有相互独立的俯仰调节装置和水平摆动装置，所述俯仰调节装置用于调节待测玻璃板使之以工作状态下的俯仰角度支撑在所述玻璃板支架上，所述水平摆动装置用于使待测玻璃板在水平方向上回转，以检测待测玻璃板的不同部位。

6.一种玻璃光畸变检测方法，包括：

提供图案显示装置和图像采集装置，所述图案显示装置具有用于显示检测用图案的显示平面，所述图像采集装置与所述图案显示装置相隔一定距离设置并包括相机，所述相机的光轴垂直于所述图案显示装置的显示平面；

将待测玻璃板以预定角度放置在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间；

利用所述图像采集装置的相机透过所述待测玻璃板采集所述显示平面上所显示的检测用图案的图像；以及

利用包括处理器和存储器的图像处理和计算系统，对所述检测用图案的图像进行图像处理和计算，以获得待测玻璃板的光畸变指标，

其中，所述检测用图案为圆点阵列图案，并且

所述图像处理和计算包括：在所述检测用图案的图像中识别出对应于所述圆点阵列图案中的圆点的椭圆图形，识别该椭圆图形的长轴和短轴，从而得到待测玻璃板的光畸变指标，

其中，所述图像采集装置包括多个相机构成的相机阵列，并且所述采集所述检测用图案的图像包括利用所述多个相机中的每一个分别采集所述检测用图案的相应的局部区域的子图像，所述检测用图案包括用于标记各个所述局部区域的边界的图形。

7.如权利要求6所述的玻璃光畸变检测方法，其中，所述图像处理和计算包括：将所述检测用图案的图像与预先存储的参考图像进行比对，以获得待测玻璃板的光畸变指标，其中，所述参考图像为在所述图案显示装置和所述图像采集装置之间没有放置玻璃板的情况下利用所述图像采集装置的相机所采集得到的所述显示平面上的检测用图案的图像。