計(jì)算成像助力2.5D缺陷檢測(cè)

機(jī)器視覺是一個(gè)新興且不斷迭代發(fā)展的行業(yè)，近年來(lái)行業(yè)內(nèi)陸續(xù)推出了不同角度照明方案、分時(shí)頻閃成像方案、光譜成像、3D成像等方案，仍然存在難以檢測(cè)的缺陷類型。如凹凸特征檢測(cè)并有效識(shí)別其特征大小，棱邊缺陷檢測(cè)，有感、無(wú)感劃痕區(qū)分，兼容所有特征的檢測(cè)等。這些難題，成為了行業(yè)內(nèi)一直難以攻克的問(wèn)題。 針對(duì)這些挑戰(zhàn)，沃德普推出了計(jì)算成像系統(tǒng)，其中包含了悟空相位成像系統(tǒng)（圖（1））和線掃光度立體成像系統(tǒng)（圖（2））。這兩個(gè)系統(tǒng)均利用特殊光場(chǎng)照明，并利用圖像信息增強(qiáng)的新技術(shù)，助力解決以上難題。

悟空相位成像系統(tǒng)，通過(guò)拍攝獲取多張圖像序列，每個(gè)都有不同的照明或光學(xué)配置，從每個(gè)圖像中提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行組合，獲取圖像中任意位置特征均呈現(xiàn)出來(lái)的圖像，并進(jìn)行計(jì)算成像。悟空相位成像系統(tǒng)可兼容不同方向的瑕疵成像、及提供2.5D缺陷成像，實(shí)現(xiàn)一次采集，完成待檢產(chǎn)品的不同形態(tài)瑕疵呈現(xiàn)，可以應(yīng)用在反光產(chǎn)品的表面瑕疵高速檢測(cè)中。

線掃光度立體成像系統(tǒng)，是指捕獲多個(gè)圖像，利用圖像處理生成更好的輸出圖像，具有單一鏡頭圖像無(wú)法提供或兼容的特征。該方案的原理是用重建出物體表面的法向量，以及物體不同表面點(diǎn)的反射率來(lái)復(fù)原陰影部分，因此只需要采集四張由不同方向的光照射物體的圖像。該方案主要用于檢測(cè)非反光產(chǎn)品表面2.5D缺陷，支持高速在線檢測(cè)。

圖（1）悟空相位成像系統(tǒng)示意圖

圖（2）線掃光度立體成像系統(tǒng)示意圖

本文主要介紹悟空相位成像系統(tǒng)，如下圖（3）為常規(guī)方案拍攝劃痕、臟污及氣泡的成像效果，面對(duì)細(xì)微瑕疵，難以對(duì)特征進(jìn)行處理和提取。圖（4）為悟空相位成像系統(tǒng)提供的效果圖，可以呈現(xiàn)上述難以成像的特征，簡(jiǎn)化后期的算法處理難度。

圖（3） 常規(guī)方案

圖（4） 相位方案

線掃檢測(cè)中，通過(guò)相位線陣光源輸出高頻信號(hào)給線掃相機(jī)，將圖像數(shù)據(jù)直接傳至圖像預(yù)處理器，并處理獲得對(duì)應(yīng)的八張相位原圖和六張預(yù)處理效果圖。六張預(yù)處理器效果圖包含形狀圖1、形狀圖2、鏡面反射圖、光澤比圖、漫反射圖、標(biāo)準(zhǔn)圖，可分別對(duì)圖像具有2.5D凹凸的特征、細(xì)小劃傷、臟污異物、產(chǎn)品輪廓定位進(jìn)行提取。

悟空相位成像系統(tǒng)提供圖像調(diào)節(jié)功能，可對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，利于對(duì)特征對(duì)比度或輪廓的增強(qiáng)，如下圖5~7所示。

圖（5）相位原圖X1

圖（6）形狀圖1-調(diào)參前

圖（7）形狀圖1-調(diào)參后

此外，該系統(tǒng)還可以區(qū)分有感和無(wú)感的特征，即有深度和無(wú)深度的信息，將背景干擾信息過(guò)濾，提取用戶所需的特征，如下圖8~10所示。

圖（8）相位原圖X1

圖（9）相位原圖Y1

圖（10）形狀圖1

面對(duì)被測(cè)產(chǎn)品表面不夠光滑，或具有反光方向性的情況，相位成像系統(tǒng)還可通過(guò)調(diào)節(jié)光源角度、光斑正弦性周期、亮度來(lái)適配效果，如下圖11~12。

圖（11）相位常規(guī)方案-無(wú)相位效果，預(yù)處理效果不佳

圖（12）相位調(diào)整方案-有相位效果，可輸出效果

  目前，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于鋰電的鋁殼電池、藍(lán)膜電池的劃痕和氣泡檢測(cè)；產(chǎn)品為高反光產(chǎn)品的凹凸點(diǎn)、壓痕檢測(cè)，推薦使用線掃相位成像方式；如果產(chǎn)品是磨砂等非光滑面，推薦使用線掃光度立體成像方式，或其它檢測(cè)方式。  總的來(lái)說(shuō)，無(wú)論是悟空相位成像系統(tǒng)還是線掃光度立體成像系統(tǒng)，都是為了解決機(jī)器視覺行業(yè)中的難題而推出的解決方案。通過(guò)這些先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，沃德普可以更好地應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的檢測(cè)任務(wù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。