本技术公开了一种基于光度立体视觉的表面缺陷检测及量化方法,包括多个不同方向光源照射下的待测物体表面图像;根据不同光源的方向向量和图像灰度计算物体表面法向量;根据法向量计算待测物体特征;将不同特征分别归一化至灰度值0‑255之间即可得到特征图;将特征图进行图像融合,得到一张融合图;检测融合图的边缘;检测候选缺陷;量化候选缺陷的深度。本发明利用散度和旋度表示缺陷表面法向量场的聚散或者旋转强度,平均曲率和高斯曲率表示缺陷表面的弯曲情况,本发明对光度立体视觉的散度图、旋度图、高斯曲率图、平均曲率图进行图像融合,使得单张图像具有更多的特征信息,能够更好地凸显缺陷的特征。
背景技术
表面缺陷检测是工业生产中重要的环节,在新能源领域,锂电池盖板、光伏接线盒等产品在制造过程中会出现不同的产品外观缺陷,常见的缺陷类型有划痕、凹坑、起泡、磨花、碰伤等。传统的2D成像方法是在单一光源和固定光路下进行成像,对于微小缺陷,由于其形状、深度、方向等特殊性质,成像效果往往较差,这些缺陷如果不能检测出来,会对产品的质量造成影响。而基于光度立体视觉的表面缺陷检测技术则可以高效率且高准确率地检测出表面三维缺陷。
如苏育挺在论文《基于光度立体与深度学习的电池缺陷检测方法》中指出,电池缺陷检测易受黑色外观干扰,导致仅通过一张单光源下观测图像的局限视觉,无法实现缺陷的有效识别的问题,故而采用了光度立体视觉方法进行划痕、折叠、气泡等缺陷检测。如奚昌泽在论文《金属工件表面缺陷的机器视觉检测方法及应用研究》中采用光度立体算法得到零件表面梯度缺陷图,较为明显的检出表面的凹凸缺陷。如公开号为CN113658155A的专利文献《一种基于光度立体的物体表面瑕疵检测分析方法及装置》中基于光度立体进行缺陷分析,避免了传统的图像处理技术难以对多种不同的物体表面分析找出瑕疵的问题,具有检测准确率较高,且普适性强的特点。如公开号为CN115656189A的专利文献《基于光度立体与深度学习算法的缺陷检测方法及装置》将光度立体与深度学习方法相结合解决了工业相机直接拍摄的图片检测精度低、识别不准确等问题,提高了缺陷检测的准确性。
光度立体算法基于多张不同照射角度的图像可以得到反射图、旋度图、散度图、曲率图,不同类型图像可以表示不同的表面缺陷特征,散度和旋度来表示缺陷表面法向量场的聚散或者旋转强度,平均曲率和高斯曲率来表示缺陷表面的弯曲情况,而上述文献只选择其中的某一种类型的图像利用现有的视觉检测方法得到缺陷检测结果,并且没有进一步地量化缺陷凹凸程度,比如划痕的深度、凹坑的深度,导致检测结果不准确。因此,如何提高物体表面缺陷的检测准确性是目前亟待解决的技术问题,为此,我们提出一种基于光度立体视觉的表面缺陷检测及量化方法。
实现思路