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原文传递基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测方法及系统

专利名称：	基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测方法及系统
摘要：	本发明公开了一种基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测方法及系统，涉及高反光金属表面缺陷检测技术领域，本发明采集高反光金属表面静态图像序列，确定采样点、采样点对应像素值、采样点对应照度值，然后结合最小二乘法与S型函数曲线模型快速确定相机响应最终目标函数，获得图像像素值与曝光量之间映射关系；通过相机响应最终目标函数求得不同曝光量对应的照度值，进而合成一幅逼近自然场景的高动态范围图像；最后应用数字图像处理技术，结合高动态范围图像，对高反光金属表面进行缺陷检测试验，解决了高反光金属表面过曝光或过暗的难题，增加图像清晰度，提高高反光金属表面缺陷检测精度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	湖北工业大学
发明人：	赵大兴;郑振;赵晓冬;冯维;孙国栋;吴贵铭;汤少靖;刘红帝
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910379360.X
公开号：	CN110095472A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	程华
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430068 湖北省武汉市洪山区南李路28号
主权项：	1.一种基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，所述高反光金属表面缺陷检测方法包括：获取高反光金属表面静态图像序列，并记录每幅静态图像的曝光时间；确定每幅静态图像的采样点以及所述采样点对应的像素值、所述采样点对应的照度值；根据每幅静态图像的曝光时间、每幅静态图像的采样点对应的像素值和每幅静态图像的采样点对应的照度值，采用最小二乘法，计算相机响应目标函数的待定系数，进而确定相机响应最终目标函数；其中，所述相机响应目标函数是根据相机响应初始函数和S型函数曲线模型构建的；所述相机响应初始函数表示图像像素值与相机曝光量之间的函数关系；所述相机曝光量为照度值和曝光时间的乘积；根据所有的静态图像，结合所述相机响应最终目标函数，计算每个像素点对应的平均照度值；根据所有的平均照度值，合成高反光金属的高动态范围图像；根据所述高动态范围图像，采用数字图像处理技术，对高反光金属表面进行缺陷检测。 2.根据权利要求1所述的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，每幅所述静态图像的曝光时间均不同，且每幅所述静态图像均包括明亮区域和昏暗区域。 3.根据权利要求1所述的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，所述相机响应初始函数为Vij＝f(Hij)；其中，f表示非线性映射函数，且所述非线性映射函数为单调增函数，Vij表示第j幅静态图像第i个采样点对应的像素值，Hij表示第j幅静态图像第i个采样点对应的相机曝光量。 4.根据权利要求1所述的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，所述相机响应目标函数的构建步骤包括：构建相机响应初始目标函数；所述相机响应初始目标函数为对所述相机响应初始目标函数求反函数并在等式两边同时取对数，得到相机响应目标函数；所述相机响应目标函数为Vij＝lnb+lnHij-ln(1-aHij)；其中，a、b为待定系数；Vij表示第j幅静态图像第i个采样点对应的像素值，Hij表示表示第j幅静态图像第i个采样点对应的相机曝光量。 5.根据权利要求1所述的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，所述相机响应最终目标函数为其中，a、b为常数，Vqj表示第j幅静态图像第q个像素点对应的像素值，Hqj表示第j幅静态图像第q个像素点对应的相机曝光量。 6.根据权利要求1所述的高反光金属表面缺陷检测方法，其特征在于，所述根据所有的静态图像，结合所述相机响应最终目标函数，计算每个像素点对应的平均照度值，具体包括：根据所述相机响应最终目标函数以及相机曝光量与照度值的关系式，确定平均照度值的计算公式；所述平均照度值的计算公式为其中，E'q表示第q个像素点对应的平均照度值，M表示静态图像的幅数，g表示相机响应最终目标函数，Vqj表示第j幅静态图像第q个像素点对应的像素值，Δtj表示第j幅静态图像的曝光时间；所述相机曝光量与照度值的关系式为H＝EΔt，H表示相机曝光量，E表示照度值，Δt表示静态图像的曝光时间；根据所有的静态图像和所述平均照度值的计算公式，计算每个像素点对应的平均照度值。 7.一种基于HDRI的高反光金属表面缺陷检测系统，其特征在于，所述高反光金属表面缺陷检测系统包括：静态图像序列获取模块，用于获取高反光金属表面静态图像序列，并记录每幅静态图像的曝光时间；初始值确定模块，用于确定每幅静态图像的采样点以及所述采样点对应的像素值、所述采样点对应的照度值；相机响应最终目标函数确定模块，用于根据每幅静态图像的曝光时间、每幅静态图像的采样点对应的像素值和每幅静态图像的采样点对应的照度值，采用最小二乘法，计算相机响应目标函数的待定系数，进而确定相机响应最终目标函数；其中，所述相机响应目标函数是根据相机响应初始函数和S型函数曲线模型构建的；所述相机响应初始函数表示图像像素值与相机曝光量之间的函数关系；所述相机曝光量为照度值和曝光时间的乘积；平均照度值计算模块，用于根据所有的静态图像，结合所述相机响应最终目标函数，计算每个像素点对应的平均照度值；高动态范围图像合成模块，用于根据所有的平均照度值，合成高反光金属的高动态范围图像；缺陷检测模块，用于根据所述高动态范围图像，采用数字图像处理技术，对高反光金属表面进行缺陷检测。 8.根据权利要求7所述的高反光金属表面缺陷检测系统，其特征在于，所述高反光金属表面缺陷检测系统还包括相机响应目标函数构建模块；所述相机响应目标函数构建模块包括：相机响应初始目标函数构建单元，用于构建相机响应初始目标函数；所述相机响应初始目标函数为相机响应目标函数构建单元，用于对所述相机响应初始目标函数求反函数并在等式两边同时取对数，得到相机响应目标函数；所述相机响应目标函数为Vij＝lnb+lnHij-ln(1-aHij)；其中，a、b为待定系数；Vij表示第j幅静态图像第i个采样点对应的像素值，Hij表示表示第j幅静态图像第i个采样点对应的相机曝光量。 9.根据权利要求7所述的高反光金属表面缺陷检测系统，其特征在于，所述平均照度值计算模块，具体包括：计算公式确定单元，用于根据所述相机响应最终目标函数以及相机曝光量与照度值的关系式，确定平均照度值的计算公式；所述平均照度值的计算公式为其中，E'q表示第q个像素点对应的平均照度值，M表示静态图像的幅数，g表示相机响应最终目标函数，Vqj表示第j幅静态图像第q个像素点对应的像素值，Δtj表示第j幅静态图像的曝光时间；所述相机曝光量与照度值的关系式为H＝EΔt，H表示相机曝光量，E表示照度值，Δt表示静态图像的曝光时间；平均照度值计算单元，用于根据所有的静态图像和所述平均照度值的计算公式，计算每个像素点对应的平均照度值。
所属类别：	发明专利