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CN113194222A - 一种组合成像装置 - Google Patents

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CN113194222A
CN113194222A CN202110344360.3A CN202110344360A CN113194222A CN 113194222 A CN113194222 A CN 113194222A CN 202110344360 A CN202110344360 A CN 202110344360A CN 113194222 A CN113194222 A CN 113194222A
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Abstract

本发明提供了一种组合成像装置，所述装置包括光源模块、拍摄模块，及控制模块，所述控制模块与所述光源模块及所述拍摄模块连接，被配置为：根据预设的多个第一光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明；在所述光源模块的照明下，控制所述拍摄模块，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。本公开的实施例可对光源模块中发光源的入射角度、图案、波长以及拍摄模块的曝光时间、镜头对焦距离、偏振等进行调整，可提高目标对象成像的准确性。

Description

一种组合成像装置
技术领域
本公开涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种组合成像装置。
背景技术
在工业生产中，通常需要通过图像识别的方式，对生产的产品(例如各类金属铸件)进行表面缺陷检测。但在对产品进行图像采集时，现有的光源存在无法兼容多种表面材料(例如反光、透明、黑色等材料)、无法兼容多种缺陷类型(例如划痕、脏污等)及多种环境(例如实验室、生产线等)等问题，导致采集的图像的准确性较差。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种组合成像装置及方法。
根据本公开的一方面，提供了一种组合成像装置，所述装置包括：
光源模块，用于对待采像的目标对象进行照明；
拍摄模块，用于对所述目标对象进行图像采集；
控制模块，与所述光源模块及所述拍摄模块连接，
所述控制模块被配置为：
根据预设的多个第一光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示可独立控制的各个LED灯珠和/或所述柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
在所述光源模块的照明下，控制所述拍摄模块，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
在一种可能的实现方式中，所述控制模块还被配置为：
从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，N为整数且N≥2；
分别确定第N-1个光源设置及第N个光源设置的分数；
根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置；
根据所述第二光源设置，确定多个第一光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，包括：
从预设的光源设置集合中，选取任一光源设置，作为第1个光源设置；
根据第1个光源设置及预设的选取规则，确定第2个光源设置；
根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，i为整数，且2≤i≤N-1；
根据所述当前最优光源设置及所述选取规则，确定第i+1个光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，包括：
分别确定第i-1个光源设置及第i个光源设置的分数；
在所述第i个光源设置的分数大于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还包括：
在所述第i个光源设置的分数小于或等于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，根据所述第i个光源设置的分数、第i-1个光源设置的分数及选取轮次i，确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率；
在所述选择概率大于预设的选择概率阈值的情况下，将所述第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还包括：
在所述选择概率小于或等于所述选择概率阈值的情况下，将所述第i-1个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述确定第i-1个光源设置的分数，包括：
根据所述第i-1个光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明；
通过所述拍摄模块，对所述目标对象进行图像采集，得到第i-1个采集图像；
根据预设的缺陷区域，确定所述第i-1个采集图像中的缺陷区域；
分别确定所述第i-1个采集图像中多个第一像素点的像素值的第一平均值及多个第二像素点的像素值的第二平均值，所述多个第一像素点包括所述第i-1个采集图像中缺陷区域内的像素点，所述多个第二像素点包括所述第i-1个采集图像中缺陷区域外的像素点；
确定所述第一平均值与所述第二平均值的差值，并将所述差值与预设的差值理论最大值的比值，确定为所述第i-1个光源设置的分数。
在一种可能的实现方式中，所述光源模块包括发光源及灯罩，所述发光源包括多个LED灯珠和/或柔性屏幕，所述灯罩为近似半球壳形状，将所述发光源以横截方式、测地圆方式或半球壳方式设置于所述灯罩内，以实现所述发光源的光线的垂直入射角度和/或水平入射角度可控制。
在一种可能的实现方式中，根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像，包括以下方式中的至少一种：
根据所述多个第一图像中同一像素位置的各个像素点的特征值，分别确定各个像素位置的特征值最优的目标像素点，并根据多个目标像素点，生成目标对象的目标图像；
根据预设的区域选取条件，从所述多个第一图像中选取多个特征区域，根据所述多个特征区域，生成所述目标对象的目标图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的三维图像，并将所述三维图像确定为所述目标对象的目标图像。
根据本公开的另一方面，提供了一种组合成像方法，所述方法包括：
根据预设的多个第一光源设置，确定对目标对象进行图像采集时的多个照明模式，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示发光源中可独立控制的各个LED灯珠和/或柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
在多个照明模式下，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
根据本公开的实施例，组合成像装置包括光源模块、拍摄模块及控制模块，根据预设的多个第一光源设置，控制模块可控制光源模块对目标对象进行照明，在光源模块的照明下，控制模块可控制拍摄模块对目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像，并根据多个第一图像，生成目标对象的目标图像，从而可通过可定义的多个第一光源设置，对光源模块中发光源的入射角度、图案及波长进行调整，使得光源模块可兼容多种表面材料、多种缺陷类型及多种环境，同时通过多次图像采集，得到目标对象的多个图像，并根据多个图像，生成目标对象的目标图像，使得目标图像为全局最优，可提高目标对象成像的准确性。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1示出根据本公开实施例的组合成像装置的框图；
图2a及图2b示出了根据本公开的实施例的半球的截面示意图；
图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f及图3g示出根据本公开实施例的发光源以横截方式设置于灯罩内的示意图；
图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f及图4g示出根据本公开实施例的发光源以测地圆方式设置于灯罩内的示意图；
图5示出根据本公开实施例的控制模块的处理过程的示意图；
图6示出根据本公开实施例的控制模块的处理过程中的步骤S503的处理过程的示意图。
图7示出根据本公开实施例的组合成像方法的流程图。
图中部件编号如下：
100：组合成像装置；
110：光源模块；
120：拍摄模块；
130：控制模块；
S501-510、S5031-S5036、S710-S730：步骤编号。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，在工业环境中，对生产的产品进行图像采集时使用的光源存在多种问题。例如，现有的光源无法兼容多种表面材料，针对不同的表面材料(例如反光、透明、黑色等材料)，需变换特定波长、图案的光源，才可实现优质采像；现有的光源也无法兼容多种缺陷种类，针对不同的缺陷种类(例如划痕、脏污、随机位置、大小、形状的表面缺陷等)，需定制特定入射角度、图案的光源，才可实现优质采像；现有的光源还无法兼容多种环境，针对不同的环境(例如实验室、生产线等)，由于来料材质的差异，需要调试工作距离、几何形状等，才可实现优质采像。
本公开提出了一种组合成像装置，通过可定义的多个光源设置，对发光源的入射角度、图案及波长进行多种设置，使得光源模块可兼容多种表面材料、多种缺陷类型及多种环境；在光源模块的照明下，控制模块可自动调整拍摄模块的曝光时间、镜头对焦距离及偏振，并控制拍摄模块对目标对象进行多次图像采集，进而根据采集的多个图像，生成目标对象的目标图像，从而可提高目标对象成像的准确性。
图1示出根据本公开实施例的组合成像装置的框图。如图1所示，所述组合成像装置100包括：
光源模块110，用于对待采像的目标对象进行照明，所述光源模块包括发光源及灯罩，所述发光源包括多个LED灯珠和/或柔性屏幕；
拍摄模块120，用于对所述目标对象进行图像采集；
控制模块130，与所述光源模块110及所述拍摄模块120连接，
所述控制模块130被配置为：
根据预设的多个第一光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示可独立控制的各个LED灯珠和/或所述柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
在所述光源模块的照明下，控制所述拍摄模块，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
在一种可能的实现方式中，光源模块110可用于对待采像的目标对象进行照明。光源模块110可包括发光源及灯罩，发光源可包括多个LED灯珠和/或柔性屏幕。发光源还可包括多个可以独立控制的其他灯珠。本公开对发光源的具体类型不作限制。
在一种可能的实现方式中，发光源为多个LED灯珠时，可通过贴片或直插的方式，以柔性印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)的形式，将多个LED灯珠捏合在灯罩内。
其中，各个LED灯珠发出的光的颜色可以相同或不同，例如，LED灯珠发出的光的颜色可以为白色、红色、蓝色、绿色、红外、紫外等。LED灯珠发出的光的颜色不同，其发光波长也不同。本领域技术人员可根据实际情况选取不同发光波长/颜色的LED灯珠，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，可根据颜色相加原理，例如，红色+绿色＝黄色，对多个LED灯珠的亮度(即电流)进行控制，实现对发光源的波长的控制；可通过多个LED灯珠的集中摆放，以及对全部或部分LED灯珠的独立控制(包括LED灯珠的关闭、开启、亮度等控制)，实现对发光源的图案、入射角度的控制。
例如，假设LED灯珠的数量为64，可通过高密度的8×8的摆放方式，将64个灯珠捏合在灯罩内，并将每个灯珠看作一个可进行独立控制的通道，从而可通过对各个通道的控制，实现对包括64个LED灯珠的发光源的精细控制，以调整发光源的图案和/或入射角度。还可通过对64个LED灯珠中的部分灯珠(例如48个灯珠、32个灯珠等)的控制，来调整发光源的图案和/或入射角度。本公开对可控制的LED灯珠的数量不作限制。
在一种可能的实现方式中，发光源为柔性屏幕时，柔性屏幕可以为整块屏幕，也可包括多个子屏幕。可将柔性屏幕捏合在灯罩内部。其中，柔性屏幕可包括柔性LCD屏幕、柔性LED屏幕、柔性OLED屏幕、柔性microLED屏幕或其他柔性屏幕。本公开对柔性屏幕的具体类型不作限制。
在一种可能的实现方式中，可通过对柔性屏幕中的全部像素点或部分像素点的独立控制(包括像素点的关闭、开启、亮度等控制)，实现对发光源的波长、图案、入射角度的控制。具体控制方式与多个LED灯珠的控制方式类似，此处不再赘述。
与LED灯珠相比，柔性屏幕的分辨率更高，从而可实现对发光源的更精细、更准确的控制。
在一种可能的实现方式中，所述灯罩为近似半球壳形状，将所述发光源以横截方式、测地圆方式或半球壳方式设置于所述灯罩内，以实现所述发光源的光线的垂直入射角度和/或水平入射角度可控制。
图2a及图2b示出了根据本公开的实施例的半球的截面示意图。其中，图2a示出了半球的垂直横截面的示意图，如图2a所示，可从半球的圆心开始，间隔第一预设角度，画出多个半径连接到半球的圆弧上，每条半径与圆弧均会形成一个截点(即交叉点)，例如α1、α2、…、α10；可将相邻节点连成线段，例如将α1与α2相连，从而形成由多条线段组成的近似圆弧；然后将每个截点沿水平方向延伸为平面，进而将半球横切成多个横截片，可在各个横截片的一圈，安装发光源。
在一种可能的实现方式中，不同的横截片可形成不同的垂直入射角度，从而可通过对横截片中的发光源的控制，实现对垂直入射角度的控制。目标对象的表面与x-y平面的角度，可随着垂直入射角度的变化，形成不同的反光效果，从而达到不同的采像效果。
图2b示出了半球的水平横截面的示意图，如图2b所示，可从半球的圆心开始，间隔第二预设角度，画出多个半径连接到半球的圆弧上，每条半径与圆弧均会形成一个截点(即交叉点)，例如β1、β2、…、β16；可将每个截点与圆心连成线段，并将该线段沿垂直方向延伸为平面，从而将半球切成多个竖截片。
在一种可能的实现方式中，不同的竖截片可形成不同的水平入射角度，从而可通过对竖截片上的发光源的控制，实现对垂直入射角度控制。目标对象的表面沿z轴的角度，可随着水平入射角度的变化，形成不同的反光效果，从而达到不同的采像效果。
在一种可能的实现方式中，可将U个横截片与V个竖截片相交(U、V均为正整数)，形成U×V个发光区域，每个发光区域均可单独控制，从而可实现垂直入射角度及水平入射角度的单独控制，达到更好的采像效果。
在一种可能的实现方式中，可根据上述垂直入射角度和/或水平入射角度，将发光源以横截方式、测地圆方式或半球壳方式设置于灯罩内。例如，可将灯罩以横截方式分割开，在每个横截面中，通过柔性材料固定的多个LED灯珠或其他灯珠；或者，可将灯罩以测地圆方式近似，在每个小三角形处，设置一块柔性屏幕或其他刚性材料，该刚性材料上可固定有刚性的发光源；或者，在发光源为整个柔性屏幕时，可将柔性屏幕直接调整为半球壳形状，并将其捏合在灯罩内。
图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f及图3g示出根据本公开实施例的发光源以横截方式设置于灯罩内的示意图。其中，图3a示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时的侧视图，图3b示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时的俯视图，图3c示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时的斜侧视图，图3d示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时的仰视图，图3e示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时横截面的侧视图，图3f示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时单个圆环的仰视图，图3g示出了发光源以横截方式设置于灯罩内时单个圆环的侧视图。
需要说明的是，虽然图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f及图3g中，以灯珠作为发光源进行了示例性说明，但本领域技术人员应该理解，此处的发光源并不仅限于灯珠，还可以为其他，本公开对此不作限制。
图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f及图4g示出根据本公开实施例的发光源以测地圆方式设置于灯罩内的示意图。其中，图4a示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时的侧视图，图4b示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时的俯视图，图4c示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时的斜侧视图，图4d示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时的仰视图，图4e示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时的横截面图，图4f示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时单个三角的正视图，图4g示出了发光源以测地圆方式设置于灯罩内时单个三角的斜视图。
需要说明的是，虽然图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f及图4g中，以灯珠作为发光源进行了示例性说明，但本领域技术人员应当理解，此处的发光源并不仅限于灯珠，还可以为其他，本公开对此不作限制。
需要说明的是，本领域技术人员可根据灯罩及发光源的具体形状，选取发光源在灯罩内的设置方式，本公开对此不作限制。
通过根据发光源的光线的垂直入射角度和/或水平入射角度，将发光源以横截方式、测地圆方式或半球壳方式设置于灯罩内，从而可从垂直入射角度和/或水平入射角度对发光源进行控制，达到更好的采像效果。
在一种可能的实现方式中，拍摄模块120可用于对目标对象进行图像采集。拍摄模块可包括照相机、摄像机等可进行图像采集的设备。控制模块130可对拍摄模块120的曝光时间、镜头对焦距离、偏振等参数进行自动调整或设置，本公开对具体的调整或设置方式不作限制。
在一种可能的实现方式中，控制模块130与光源模块110及拍摄模块120连接，控制模块130被配置为：
根据预设的多个第一光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示可独立控制的各个LED灯珠和/或所述柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
在所述光源模块的照明下，控制所述拍摄模块，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
在一种可能的实现方式中，预设的多个第一光源设置，可根据已有经验来设置，也可随机设置。还可通过自动调试确定最优光源设置，再根据最优光源设置，确定多个第一光源设置。本公开对第一光源设置的具体确定方式不作限制。
在一种可能的实现方式中，第一光源设置可表示为光源设置矩阵。光源设置矩阵的各个数值表示可独立控制的各个LED灯珠和/或柔性屏幕的各个像素点的工作状态，工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种。例如，光源设置矩阵中的数值0表示关闭，数值大于0表示开启，数值1表示亮度最大，数值0.5表示当前亮度为最大亮度的一半。
在一种可能的实现方式中，在LED灯珠或柔性屏幕的像素点具有多个不同的发光波长/颜色时，可为各个波长/颜色分别设置独立的控制通道，并在光源设置矩阵中设置对应的行或列。
例如，一个LED灯珠可发出红色、绿色、蓝色三种颜色的光，可为该LED灯珠设置三个独立的控制通道，分别与红色、绿色、蓝色相对应，并在其光源设置矩阵中设置对应的行或列。
在一种可能的实现方式中，控制模块130可根据多个第一光源设置，控制光源模块110对目标对象进行照明，并在光源模块110的照明下，控制模块130可控制拍摄模块120对目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像。
其中，光源模块110具有与多个第一光源设置对应的多个照明模式。在任一照明模式下，控制模块130可控制拍摄模块120对目标对象进行一次图像采集，得到一个第一图像，并控制光源模块110切换到下一个照明模式，再次进行图像采集，直到完成所有照明模式下的图像采集，得到多个第一图像。
在图像采集过程中，各个物体(包括光源模块、拍照模块、目标对象等)均为静态设置，即各个物体的相对位置、角度均保持静止不变。
在一种可能的实现方式中，得到多个第一图像后，控制模块130可根据多个第一图像，通过图像分割、选取、融合等多种方式，生成目标对象的目标图像。
根据本公开的实施例，组合成像装置包括光源模块、拍摄模块及控制模块，根据预设的多个第一光源设置，控制模块可控制光源模块对目标对象进行照明，在光源模块的照明下，控制模块可控制拍摄模块对目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像，并根据多个第一图像，生成目标对象的目标图像，从而可通过可定义的多个第一光源设置，对光源模块中发光源的入射角度、图案及波长进行调整，使得光源模块可兼容多种表面材料、多种缺陷类型及多种环境，同时通过多次图像采集，得到目标对象的多个图像，并根据多个图像，生成目标对象的目标图像，使得目标图像为全局最优，可提高目标对象成像的准确性。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像，包括以下方式中的至少一种：
根据所述多个第一图像中同一像素位置的各个像素点的特征值，分别确定各个像素位置的特征值最优的目标像素点，并根据多个目标像素点，生成目标对象的目标图像；
根据预设的区域选取条件，从所述多个第一图像中选取多个特征区域，根据所述多个特征区域，生成所述目标对象的目标图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的三维图像，并将所述三维图像确定为所述目标对象的目标图像。
在一种可能的实现方式中，根据多个第一图像生成目标对象的目标图像时，可根据多个第一图像中同一像素位置的各个像素点的特征值，分别确定各个像素位置的特征值最优的目标像素点，并根据多个目标像素点，生成目标对象的目标图像。
也就是说，对于任一像素位置，可从多个第一图像中与该像素位置对应的多个像素点中，选取特征值最优的像素点，作为目标像素点，然后根据确定出的多个目标像素点，生成目标对象的目标图像。
其中，特征值最优可以是灰阶值最大(即最亮)、灰阶值最小(即最暗)、卷积特征值最大、卷积特征值最小中的任意一种。所述卷积特征值是对相邻的像素点组成的卷积区域进行特征值的卷积运算得到的，其中，卷积区域的权重可通过手动调试确定，也可通过自动学习(例如深度学习)确定。
需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况确定特征值最优的具体内容，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，根据多个第一图像生成目标对象的目标图像时，可根据预设的区域选取条件，从所述多个第一图像中选取多个特征区域，根据所述多个特征区域，生成所述目标对象的目标图像。
其中，区域选取条件可根据实际情况进行设置。例如，区域选取条件可包括以下任意一种：
选取第一图像中所有像素点的特征值均大于或等于预设的第一阈值的区域；
选取第一图像中所有像素点的特征值均小于或等于预设的第二阈值的区域；
选取第一图像中辨识度最高的区域，辨识度包括亮度，锐利度等，例如，可选择亮度在非饱和灰阶范围内的像素，或选择锐利度最高的像素；
选取第一图像中卷积特征值最高的区域。
需要说明的是，区域选取条件还可以是其他条件，本公开对区域选取条件的具体内容不作限制。
在一种可能的实现方式中，根据多个第一图像生成目标对象的目标图像时，还可根据多个第一图像，通过成像原理，例如光源模块、拍摄模块的参数设置等，生成目标对象的三维图像，并将该三维图像确定为目标对象的目标图像。
在本实施例中，可根据多个第一图像中特征值最优的像素点，或从多个第一图像中选取多个特征区域，或通过生成目标对象的三维图像，来确定目标对象的目标图像，从而可克服单次采像带来的局部数据最优而非全局数据最优的缺点，得到全局最优的目标图像，提高了目标图像的准确性。
在一种可能的实现方式中，所述控制模块130还被配置为：
从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，N为整数且N≥2；
分别确定第N-1个光源设置及第N个光源设置的分数；
根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置；
根据所述第二光源设置，确定多个第一光源设置。
在一种可能的实现方式中，预设的光源设置集合中的光源设置数量可能非常大，例如1080以上，为了从光源设置集合中选取最优的光源设置，可采取近似的方式，通过N次优化选取，从光源设置集合中，选取出N个光源设置。
选取出N个光源设置后，可分别确定第N-1个光源设置及第N个光源设置的分数。其中，第N-1个光源设置的分数是根据第N-1个光源设置采集的第N-1个采集图像的分数；第N个光源设置的分数是根据第N个光源设置采集的第N个采集图像的分数。
可根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置。例如，在第N个光源设置的分数大于第N-1个光源设置的分数时，将第N个光源设置确定为第二光源设置，否则，将第N-1个光源设置确定为第二光源设置。确定出的第二光源设置可以看作是光源设置集合中近似最优的光源设置。然后可分别对第二光源设置进行多次调整，得到多个第一光源设置。
在本实施例中，能够通过N次优化选取，从光源设置集合中，选取N个光源设置，并根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置，再根据第二光源设置，确定多个第一光源设置，可提高选取第一光源设置的效率及准确性。
在一种可能的实现方式中，所述从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，可包括：
从预设的光源设置集合中，选取任一光源设置，作为第1个光源设置；
根据第1个光源设置及预设的选取规则，确定第2个光源设置；
根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，i为整数，且2≤i≤N-1；
根据所述当前最优光源设置及所述选取规则，确定第i+1个光源设置。
在一种可能的实现方式中，在进行N次优化选取时，可首先从预设的光源设置集合中，随机选取一个光源设置，作为第1个光源设置；然后根据第1个光源设置及预设的选取规则，确定第2个光源设置。
其中，选取规则可用于表示根据当前光源设置(例如第1个光源设置)的光源设置矩阵，确定相邻光源设置(例如第2个光源设置)的光源设置矩阵的规则。选取规则可包括以下任意一种：
A、通过变换当前光源设置的光源设置矩阵中的单个数值，确定相邻光源设置的光源设置矩阵，具体可包括：在当前光源设置的光源设置矩阵中的数据不全为0时，变换后的数值不为0；或者，在当前光源设置的光源设置矩阵中的数据全为0时，变换后的数值可以为取值范围内的任意值；
B、通过变换当前光源设置的光源设置矩阵中的多个数值，确定相邻光源设置的光源设置矩阵，具体可包括：将当前光源设置的光源设置矩阵中的某一区域(该区域内的数值全部不为0)内的数值，设置为同一新数值；
C、通过对当前光源设置的光源设置矩阵进行平移、旋转、缩放、拉伸、反射、投影等操作，确定相邻光源设置的光源设置矩阵。例如，进行平移时，可将当前光源设置的光源设置矩阵在水平或垂直方向上平移一定距离，得到相邻光源设置的光源设置矩阵。如果包括不为0的数值的行或列移出光源设置矩阵，可将移出的行或列补充到对侧的行或列。
D、光源设置矩阵的其他二维变换方式。
需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况设置合适的选取规则，本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中，可根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，然后根据当前最优光源设置及选取规则，确定第i+1个光源设置。通过这种方式，可得到N个光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，可包括：
分别确定第i-1个光源设置及第i个光源设置的分数；
在所述第i个光源设置的分数大于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，可分别确定第i-1个光源设置及第i个光源设置的分数。
确定第i-1个光源设置的分数时，控制模块可根据第i-1个光源设置，控制光源模块对目标对象进行照明；在光源模块的照明下，通过拍摄模块，对目标对象进行图像采集，得到第i-1个采集图像；然后，可根据预设的缺陷区域，对第i-1个采集图像进行缺陷标注，确定第i-1个采集图像中的缺陷区域。
确定出第i-1个采集图像中的缺陷区域后，可将第i-1个采集图像中缺陷区域内的像素点，看作多个第一像素点，并确定多个第一像素点的像素值的第一平均值；可将第i-1个采集图像中缺陷区域外的像素点，看作多个第二像素点，并确定多个第二像素点的像素值的第二平均值；然后确定第一平均值与第二平均值的差值，并将该差值与预设的差值理论最大值(例如：如果像素值为0–255的灰阶，那么，可将差值理论最大值设置为255)的比值，确定为第i-1个光源设置的分数。
在一种可能的实现方式中，在第i-1个采集图像具有多个通道时，多个第一像素点包括第i-1个采集图像的所有通道的缺陷区域内的像素点；多个第二像素点包括第i-1个采集图像的所有通道的缺陷区域外的像素点。
在一种可能的实现方式中，可通过下述公式(1)来确定第i-1个光源设置的分数s：
Figure BDA0003000350340000171
其中，
Figure BDA0003000350340000181
表示第一平均值，
Figure BDA0003000350340000182
表示第二平均值，Pmax表示差值理论最大值。
在一种可能的实现方式中，第i个光源设置的分数的确定方式，与第i-1个光源设置的分数的确定方式类似，此处不再赘述。
在一种可能的实现方式中，得到第i-1个光源设置的分数及第i个光源设置的分数后，可将两者进行比较。在第i个光源设置的分数大于第i-1个光源设置的分数的情况下，可将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。然后可将当前最优光源设置作为搜索中心，根据选取规则，从光源设置集合中，确定第i+1个光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还可包括：
在所述第i个光源设置的分数小于或等于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，根据所述第i个光源设置的分数、第i-1个光源设置的分数及选取轮次i，确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率；
在所述选择概率大于预设的选择概率阈值的情况下，将所述第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，在第i个光源设置的分数小于或等于第i-1个光源设置的分数的情况下，需确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率。可根据第i个光源设置的分数、第i-1个光源设置的分数及选取轮次i，确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率。
在一种可能的实现方式中，可通过下述公式(2)来确定选择与第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率pi：
Figure BDA0003000350340000183
公式(2)中，Si表示第i个光源设置的分数，Si-1表示第i-1个光源设置的分数，T＝(N-i)/N，e表示自然对数的底数。
在一种可能的实现方式中，确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率后，可判断选择概率与预设的选择概率阈值的关系。在选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率大于选择概率阈值的情况下，可认为第i个光源设置满足选取条件，可将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还可包括：在所述选择概率小于或等于所述选择概率阈值的情况下，将所述第i-1个光源设置确定为当前最优光源设置。
也就是说，在选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率小于或等于选择概率阈值的情况下，可认为第i个光源设置不满足选取条件，可将第i-1个光源设置确定为当前最优光源设置。
在一种可能的实现方式中，根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置时，在第N个光源设置的分数小于或等于第N-1个光源设置的分数的情况下，也可通过上述方式来确定选择第N个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率，并在选择概率大于选择概率阈值的情况下，将第N个光源设置确定为第二光源设置，在选择概率小于或等于选择概率阈值的情况下，将第N-1个光源设置确定为第二光源设置。
图5示出根据本公开实施例的控制模块的处理过程的示意图。如5所示，在对目标对象进行图像采集时，多个第一光源设置，可根据从预设的光源设置集合中选取的最优光源设置(即第二光源设置)来确定。可在步骤S501中，从光源设置集合中，选取任一光源设置，作为第1个光源设置，在步骤S502中，根据第1个光源设置及选取规则，确定第2个光源设置，在步骤S503中，根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，例如，根据第1个光源设置及第2个光源设置，确定当前最优光源设置，在步骤S504中，根据当前最优光源设置及选取规则，确定第i+1个光源设置，并在步骤S505中，判断i是否等于N-1，即判断i＝＝N-1？
在i不等于N-1的情况下，执行步骤S511，将i加1，之后继续执行步骤S503至步骤S505，直到i等于N-1；
在i等于N-1的情况下，可在步骤S506中，根据第N-1个光源设置及第N个光源设置，确定第二光源设置。
确定出第二光源设置后，可在步骤S507中，根据第二光源设置，确定多个第一光源设置，并在步骤S508中，根据多个第一光源设置，控制光源模块对目标对象进行照明，在步骤S509中，在光源模块的照明下，控制拍摄模块，对目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像，在步骤S510中，根据多个第一图像，生成目标对象的目标图像，从而可实现对目标对象的组合采像。
图6示出根据本公开实施例的控制模块的处理过程中的步骤S503的处理过程的示意图。如图6所示，在根据当前最优光源设置及选取规则，确定第i+1个光源设置时，可在步骤S5031中，分别确定第i-1个光源设置及第i个光源设置的分数，并在步骤S5032中，判断第i个光源设置的分数是否大于第i-1个光源设置的分数；
在第i个光源设置的分数大于第i-1个光源设置的分数的情况下，执行步骤S5033，将第i个光源设置，确定为当前最优光源设置；
在第i个光源设置的分数小于或等于第i-1个光源设置的分数的情况下，执行步骤S5034，确定确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率，并在步骤S5035中，判断选择概率是否大于预设的选择概率阈值；
在选择概率大于选择概率阈值的情况下，执行步骤S5033，将第i个光源设置，确定为当前最优光源设置，否则，执行步骤S5036，将第i-1个光源设置，确定为当前最优光源设置。
图7示出根据本公开实施例的组合成像方法的流程图。如图7所示，所述方法包括：
步骤S710，根据预设的多个第一光源设置，确定对目标对象进行图像采集时的多个照明模式，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示发光源中可独立控制的各个LED灯珠和/或柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
步骤S720，在各个照明模式下，分别对所述目标对象进行图像采集，得到多个第一图像；
步骤S730，根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
在一种可能的实现方式中，所述方法还可包括：
从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，N为整数且N≥2；
分别确定第N-1个光源设置及第N个光源设置的分数；
根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置；
根据所述第二光源设置，确定多个第一光源设置。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合成像装置，其特征在于，所述装置包括：
光源模块，用于对待采像的目标对象进行照明；
拍摄模块，用于对所述目标对象进行图像采集；
控制模块，与所述光源模块及所述拍摄模块连接，
所述控制模块被配置为：
根据预设的多个第一光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明，其中，所述第一光源设置包括光源设置矩阵，所述光源设置矩阵的各个数值表示可独立控制的各个灯珠和/或所述柔性屏幕的各个像素点的工作状态，所述工作状态包括关闭、开启、亮度中的至少一种；
在所述光源模块的照明下，控制所述拍摄模块，对所述目标对象进行多次图像采集，得到多个第一图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还被配置为：
从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，N为整数且N≥2；
分别确定第N-1个光源设置及第N个光源设置的分数；
根据第N-1个光源设置的分数及第N个光源设置的分数，确定第二光源设置；
根据所述第二光源设置，确定多个第一光源设置。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述从预设的光源设置集合中，通过N次优化选取，得到N个光源设置，包括：
从预设的光源设置集合中，选取任一光源设置，作为第1个光源设置；
根据第1个光源设置及预设的选取规则，确定第2个光源设置；
根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，i为整数，且2≤i≤N-1；
根据所述当前最优光源设置及所述选取规则，确定第i+1个光源设置。
4.根据权利要求3中所述的装置，其特征在于，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，包括：
分别确定第i-1个光源设置及第i个光源设置的分数；
在所述第i个光源设置的分数大于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还包括：
在所述第i个光源设置的分数小于或等于所述第i-1个光源设置的分数的情况下，根据所述第i个光源设置的分数、第i-1个光源设置的分数及选取轮次i，确定选择第i个光源设置作为当前最优光源设置的选择概率；
在所述选择概率大于预设的选择概率阈值的情况下，将第i个光源设置确定为当前最优光源设置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述根据第i-1个光源设置及第i个光源设置，确定当前最优光源设置，还包括：
在所述选择概率小于或等于所述选择概率阈值的情况下，将第i-1个光源设置确定为当前最优光源设置。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定第i-1个光源设置的分数，包括：
根据所述第i-1个光源设置，控制所述光源模块对所述目标对象进行照明；
通过所述拍摄模块，对所述目标对象进行图像采集，得到第i-1个采集图像；
根据预设的缺陷区域，确定所述第i-1个采集图像中的缺陷区域；
分别确定所述第i-1个采集图像中多个第一像素点的像素值的第一平均值及多个第二像素点的像素值的第二平均值，所述多个第一像素点包括所述第i-1个采集图像中缺陷区域内的像素点，所述多个第二像素点包括所述第i-1个采集图像中缺陷区域外的像素点；
确定所述第一平均值与所述第二平均值的差值，并将所述差值与预设的差值理论最大值的比值，确定为所述第i-1个光源设置的分数。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的目标图像，包括以下方式中的至少一种：
根据所述多个第一图像中同一像素位置的各个像素点的特征值，分别确定各个像素位置的特征值最优的目标像素点，并根据多个目标像素点，生成目标对象的目标图像；
根据预设的区域选取条件，从所述多个第一图像中选取多个特征区域，并根据所述多个特征区域，生成所述目标对象的目标图像；
根据所述多个第一图像，生成所述目标对象的三维图像，并将所述三维图像确定为所述目标对象的目标图像。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的装置，其特征在于，所述光源模块包括发光源及灯罩。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述发光源包括多个灯珠和/或柔性屏幕，所述灯罩为近似半球壳形状，将所述发光源以横截方式、测地圆方式或半球壳方式设置于所述灯罩内，以实现所述发光源的光线的垂直入射角度和/或水平入射角度可控制。
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