该方法提出了一种改进的光学三维面形测量方法，使得相位测量轮廓术能够同时完成遥控 器上喷涂的不同颜色的边界和遥控器按钮的边界的检测。下面结合附图和具体实施例子对 发明的实施方案具体说明。
[0043] 步骤一：设置实验测量系统：系统主要包括相机、投影仪、待测遥控器键盘、控制 电脑及支架。调整实验系统使数码相机能够拍摄到待测键盘上的条纹图案，同时确保投影 仪的光学中心和相机的光学中心的连线与投影光轴垂直。如图1所示。
[0044] 步骤二：投影仪先投影全亮图样至待测键盘，彩色数码相机拍摄，用于确定键盘 各颜色实际上色边界。通过计算机软件提取该彩色图片的红绿蓝三个光通道中的光强矩 阵，根据获得的颜色光强矩阵的在相应颜色边界的跃变特性，进行各颜色边界检测。图2 为CCD所捕获的待测键盘彩色图像，图3显示了通过二维数字图像处理所得键盘绿色上 色区域边界，图3显示了通过图像处理所得键盘蓝色上色区域边界，本例中CXD相机是 Prosilica GT1660C，相机使用 50mm 的定焦镜头（Computar M5018-MP2).
[0045] 步骤三：通过计算机控制投影仪产生并投射标准的正弦条纹图案，数码相机拍摄 在待测键盘上的变形条纹。图4显示了键盘变形条纹图。
[0046] 步骤四：提取变形条纹相位，然后根据相位测量轮廓术的相位高度关系得到高度 分布，进而提取各凸起按钮的位置范围。图5显示了本例的键盘的高度分布。图6显示了 按键区域边界。图8、图7在同一副图上显示上色边界和按键边界。
[0047] 本发明提出的该方法基于一种改进的光学三维面形测量方法（相位测量轮廓 术），能同时完成遥控器上喷涂的不同颜色的边界和遥控器按钮的边界的检测，本发明测试 系统稳定简单，主要包括计算机、数码相机和投影仪。通常一个硅胶按键产品内有几十个按 键，而且基本上都有3种以上的不同的颜色，由于每个按键间隔很近，在上色时非常容易出 现混色或者上色区域过大（或过小）的现象，导致产品不良。要实现遥控器上色合格性的自 动检测，通常需要得到遥控器上喷涂的不同颜色的边界和遥控器按钮的边界。传统的相位 测量轮廓术用于遥控器的测量可以得到遥控器表面高度分布，从而可以获得遥控器按钮边 界，但是无法得到遥控器上各颜色边界的检测，本专利将传统的相位测量轮廓术方法改进， 通过测量系统的数码相机拍摄彩色待测遥控器键盘照片，然后通过计算机软件读取图片并 将其分成红绿蓝三个光强矩阵，在遥控器键盘上的红色区域，代表红色的光强矩阵的光强 值会明显大于其他两个矩阵在该区域的光强值，绿色和蓝色的位置同理，而其他颜色均由 红绿蓝三原色按特定比例混合得到，通过将该彩色的三原色理想比例与红绿蓝三个光强矩 阵进行匹配，即可检测不同颜色区域的边界。因此本专利基于一种改进的光学三维面形测 量方法（相位测量轮廓术），可以实现遥控器上喷涂的不同颜色的边界和遥控器按钮的边 界的自动检测，从而实现遥控器键盘上色状况合格性的自动检测。本发明的主要增益：提供 了一种简单、低成本的遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法。
【主权项】
1. 一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，包括以下几个步骤： 步骤1、设置实验系统，采集一张遥控器键盘的彩色照片； 步骤2、提取彩色图片的红绿蓝三个光通道中的光强矩阵，求解该彩色图片中各像素点 的三原色强度混合比例系数，得到三原色比例系数矩阵； 步骤3、预设待测彩色的三原色搭配比例，因此，将待测彩色的三原色搭配比例与上步 所得三原色比例系数矩阵进行匹配，得到该彩色的覆盖区域，对该区域进行边界检测，得到 上色区域的的边界； 步骤4、投影标准的条纹在遥控器键盘上，采集遥控器键盘上的变形条纹，遥控器键盘 表面的高度信息将被调制在变形条纹的相位中； 步骤5、对采集到的变形条纹图进行相位解调，得到连续的相位后，通过相位测量轮廓 术的相位高度关系获得待测遥控器表面的高度信息，根据遥控器按钮位置的高度值跃变特 性进行遥控器按钮边界检测，对比步骤3得到的颜色边界，完成遥控器键盘上色状况合格 性的自动检测。2. 根据权利要求1所述的一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，其特 征在于：所述步骤2中三原色比例系数矩阵是表示每一个像素点上红绿蓝三种颜色分别占 的比例； 读取彩色图片光强值为三维矩阵I。，对三维矩阵I。进行R、G、B三个通道的光强提取， 分别得到红、绿、蓝光强矩阵如下： R〇=I。（ ：，：，1) ;G〇=I。（ ：，：，2) ;Β0=I。（ ：，：，3); R。矩阵为彩色图片红色通道的光强分布矩阵，其值等于三维矩阵Ic的第一页Ic(:，：， 1) ;G。矩阵为彩色图片绿色通道的光强分布矩阵，其值等于三维矩阵I。的第二页I。（：，：， 2) ;B。矩阵为彩色图片蓝色通道的光强分布矩阵，其值等于三维矩阵I。的第三页I。（：，：， 3) ，第一个逗号前表示行，第二个逗号表示列，"："表示全行或全列； 其次，再对红、绿、蓝不同颜色的光强比例系数矩阵进行求解如下： Kr=R0/(R〇+G0+B〇) ;Kg=G0/(R0+G0+B0):Kb=B0/(R0+G0+B〇); 心为红色光强比例系数矩阵，Kg为绿色光强比例系数矩阵，Kb为蓝色光强比例系数矩 阵。3. 根据权利要求1所述的一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，其特 征在于：所述步骤3中将利用待测颜色的三色值系数与步骤2所得的光强比例系数矩阵进 行匹配，从而得到特定颜色的上色区域，包括以下步骤： 预设特定三色值系数为kR，ks，kB，有kR+ks+kB= 1，将该颜色的三色值系数与光强比例 系数矩阵进行如下匹配： Ix= 1- (|Kr_kr | +1Kg_kr | +1Kb_kr |) /3 ; 所得矩阵Ix即为一幅有强烈对比度的灰度图，高亮部分为待测颜色的上色区域，再对Ix阈值处理和边界检测，即能得到待测颜色的上色边界。4. 根据权利要求1所述的一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，其特 征在于：所述实验系统包括数码相机、投影仪，使数码相机能够拍摄到遥控器键盘的条纹图 案，同时确保投影仪的光学中心和相机的光学中心的连线与投影光轴垂直。5. 根据权利要求1所述的一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，其特 征在于：所述步骤4中的变形条纹图I(x，y)，表示为： I(x,y) =A(x,y)+B(x,y)cos[2πf〇 (x,y)x+Φ(x,y)] 其中I(x，y)表示相机记录的光强分布，A(x，y)是背景光强，B(x，y)是调制度分布，fD(x，y)是载频的频率函数，Φ(χ，7)是变形条纹的相位分布，（X，y)为变形条纹图像的二 维坐标。6.根据权利要求1所述的一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，其 特征在于：所述步骤5中，对采集到的变形条纹图进行相位解调，得到变形条纹的相位分布 Φ(X，y)，利用相位Φ(X，y)求出高度分布H(x,y); 下式为某一帧变形条纹图像的光强表达式： In(x,y) =a(x,y)+B(x,y) ·cos[Φ(x,y) +aJ 需要N副图，每一副条纹图像的相位都比前一副要多一个为相移大小值a，a即为 2π/N，相位解调得到的截断相位（K(x,y)的解如下：-1 G 对截断相位<K(X，y)展开得到展开相位Φ(x，y)，通过以下关系是得到键盘表面高度 分布矩阵H(x,y):H(x,y)为键盘高度分布矩阵，Φ(x,y)为相位矩阵，P为条纹周期，d为投影仪光心到 (XD光心的距离，L为投影仪光心到参考面光心的距离； 对高度矩阵H(x，y)进行阈值处理，得到按钮区域范围，再进行边界检测，得到按钮边 界。
【专利摘要】一种用于遥控器键盘上色状况合格性的自动检测方法，首先采集一张遥控器键盘的彩色照片；提取红绿蓝三个光通道中的光强矩阵，求解该彩色图片中各像素点的三原色强度混合比例系数，得到三原色比例系数矩阵；将待测彩色的三原色搭配比例与上步所得三原色比例系数矩阵进行匹配，得到该彩色的覆盖区域，对该区域进行边界检测，得到上色区域的边界；投影标准的条纹在遥控器键盘上，采集遥控器键盘上的变形条纹，对采集到的变形条纹图进行相位解调，得到连续的相位后，通过相位测量轮廓术的相位高度关系获得待测纸面表面的高度信息，根据遥控器按钮位置的高度值跃变特性进行遥控器按钮边界检测，对比颜色区域边界，完成检测。
【IPC分类】G01B11/25, G01B11/24
【公开号】CN105258653
【申请号】CN201510705897
【发明人】岳慧敏, 易京亚, 吴雨祥, 李明阳, 李绒, 杨眉
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月27日