一种调节工业相机水平角度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种调节工业相机水平角度的方法，其包括：a）在固定位置安装好工业相机；b）在检测区域面向工业相机的平面上设置2个以上标志物；c）调节工业相机参数，对每个标志物由近及远调节焦距，采集多幅该标志物的图像；d）对采集的每个标志物的多幅图像计算每幅图像的对比度，绘制出对比度变化曲线；e）根据每个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置来调节工业相机的水平角度。
【专利说明】一种调节工业相机水平角度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调节工业相机水平角度的方法。
【背景技术】
[0002]随着对产品质量的要求越来越高，机器视觉检测技术被广泛应用于纺织、PCB制造、印刷等多个领域。工业相机以其扫描速度快、精度高、运行稳定等特点被广泛应用，而工业视觉系统在大幅面检测区域检测细小缺陷的情况越来越多。传统的相机位姿调节通过模具、工装等机械的方法进行相机的水平角度的定位和调节。这种方法可以保证相机外壳与检测通道的位姿固定，但CXD靶面与镜头的连接角度以及机械的累积误差，会导致实际的CCD靶面与检测区域并不适合严格平行的，从而导致相机采集图像在检测区域的边缘处出现虚焦，细小缺陷无法检出。
[0003]在大景深、大幅面的检测工况下，现有技术无法精确调节工业相机的成像靶面与拍摄视场平面严格平行。由于成像镜头景深的原因，在视场两侧会出现虚焦的问题，使得两侧区域细小缺陷无法检出。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种调节工业相机水平角度的方法，其包括:
[0005]a)在固定位置 安装好工业相机；
[0006]b)在检测区域面向工业相机的平面上设置2个或4个标志物；
[0007]c)调节工业相机参数，对每个标志物由近及远且匀速缓慢地调节焦距，并同时采集多幅该标志物的图像；
[0008]d)对采集的每个标志物的多幅图像计算每幅图像的对比度，绘制出对比度变化曲线.-^4 ，
[0009]e)根据每个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置来调节工业相机的水平角度，使得连线成为一条水平线的2个设置点处的2个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置相同。
[0010]其中在步骤b)中，对于平面检测，设置2个标志物；对于立体检测，则设置4个标志物，4个设置点的连线为一个矩形。
[0011]其中所述标志物为细条型标志物。
[0012]其中所述标志物为各种颜色的标志线。
[0013]其中所述标志线为黑色标志线。
[0014]利用下面的公式来计算该黑色标志线图像的对比度:
[0015]C= (G (p+3)+G (p-3))/2-G (P)
[0016]其中P为垂直于黑色标志线方向的像素坐标，G (P)为图像在P位置的灰度，C为对t 匕 。
[0017]其中在步骤e)中，在设置2个标志物时，当由近及远调节相机焦距时，左端标志物的对比度变化曲线的尖峰A比右端标志物的对比度变化曲线的尖峰B先出现时，该工业相机的水平角度是偏向左侧；反之，该工业相机的水平角度是偏向右侧，调节工业相机的水平角度，使得这2个标志物的对比度变化曲线的尖峰A和B出现的位置相同；在设置4个标志物时，在由近及远调节相机焦距时，当4个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置出现的顺序为:尖峰C-尖峰D-尖峰A-尖峰B或者尖峰B-尖峰A-尖峰D-尖峰C时，工业相机的水平角度是偏向右侧；反之，尖峰位置出现的顺序为:峰D-尖峰C-尖峰B-尖峰A者尖峰A-尖峰B-尖峰C-尖峰D时，相机的水平角度是偏向左侧，调节工业相机的水平角度，使得尖峰A和尖峰B出现的位置相同，且尖峰C和尖峰D出现的位置相同。
[0018]其中当设置4个标志物时，调节工业相机的焦距以使得该4个标志物的对比度均达到尖峰值的1/2以上。
[0019]本发明的技术方案是利用相机拍摄的图像作为反馈，调节相机的机械位姿和焦距，使得相机成像靶面严格平行于检测视场，保证整个检测区域内的图像，都具有较高的锐度。这就解决了相机靶面与视场不平行导致的图像锐度下降的技术问题，从而使得系统具备在整个视场内均有检测细小缺陷的能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的调节工业相机水平角度的方法的流程图。
[0021]图2是工业相机镜头取景检测区域中的标志物图像的示意图。
[0022]图3是4个标志物的对比度变化曲线图。
【具体实施方式】
[0023]图1是本发明的调节工业相机水平角度的方法的流程图。如图所示，本发明的调节工业相机水平角度的方法包括:
[0024]1、在固定位置安装好工业相机。
[0025]2、在检测区域面向工业相机的平面上设置2个或4个标志物。其中，对于平面检测，即待检测产品为平面时，只需要水平设置2个标志物即可，换句话说，该2个设置点的连线成为一条水平线即可。对于立体检测，则需要设置4个标志物，该4个设置点的连线为一个矩形。所述标志物优选为细条型标志物，可以是各种颜色的标志线，优选为黑色标志线。
[0026]3、调节工业相机参数，对每个标志物由近及远且匀速缓慢地调节焦距，并同时采集多幅该标志物的图像。
[0027]4、对采集的每个标志物的多幅图像计算每幅图像的对比度，绘制出对比度变化曲线。
[0028]下面以黑色标志线为例，利用下面的公式来计算该黑色标志线图像的对比度:
[0029]C= (G (p+3) +G (p-3)) /2-G (p)
[0030]其中p为垂直于黑色标志线方向的像素坐标，G (p)为图像在P位置的灰度，C为对t 匕 。
[0031]也可以采用其它公式来计算对比度，从而绘制出对比度变化曲线。
[0032]5、根据每个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置来调节工业相机的水平角度，使得连线成为一条水平线的2个设置点处的2个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置相同。
[0033]具体操作步骤为:[0034]在平面检测应用中，由于只设置2个标志物，当由近及远调节相机焦距时，左端标志物的对比度变化曲线的尖峰A比右端标志物的对比度变化曲线的尖峰B先出现时，意味着工业相机的水平角度是偏向左侧；反之，则工业相机的水平角度是偏向右侧。调节工业相机的水平角度，使得这2个标志物的对比度变化曲线的尖峰A和B出现的位置相同。
[0035]在立体检测应用中，需要设置4个标志物，设置点连线围成一个覆盖整个检测区域的矩形区域，参见图2，该图2是工业相机镜头取景检测区域中的标志物图像的示意图，其中A、B、C和D表示4个设置点。通常情况下，放置待检测产品的底面是平坦的，所以只考虑调节工业相机的水平角度。图3是4个标志物的对比度变化曲线图，参见图3，在设置点A的标志物的对比度变化曲线的尖峰用尖峰A表示、在设置点B的标志物的对比度变化曲线的尖峰用尖峰B表示、在设置点C的标志物的对比度变化曲线的尖峰用尖峰C表示，和在设置点D的标志物的对比度变化曲线的尖峰用尖峰D表示。在由近及远调节相机焦距时，当4个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置出现的顺序为:尖峰C-尖峰D-尖峰A-尖峰B或者尖峰B-尖峰A-尖峰D-尖峰C时，工业相机的水平角度是偏向右侧，即偏向设置点B、D侧；反之，尖峰位置出现的顺序为:峰D-尖峰C-尖峰B-尖峰A者尖峰A-尖峰B-尖峰C-尖峰D时，相机的水平角度是偏向左侧，即偏向设置点A、C侧。调节工业相机的水平角度，使得连线成为一条水平线的2个设置点处的2个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置相同，即尖峰A和B出现的位置相同，且尖峰C和D出现的位置相同。当调节好工业相机的水平角度后，固定好该工业相机。
[0036]另外，在立体检测应用中，当设置4个标志物时，调节该工业相机的焦距以使得该4个标志物的对比度均达到尖峰值的1/2以上，以保证四个标志物包围的整个检测区域内的图像均有较高的锐度。
[0037]本发明的技术方案是利用相机拍摄的图像作为反馈，调节相机的机械位置和焦距以使得成像质量达到最优，保证整个检测区域内的对焦效果最好，在不考虑镜头边缘效应的前提下，图像两侧的锐度水平与中心区域相同。这就解决了相机靶面与视场平面不严格平行的技术问题，从而使得系统具备在整个视场内均有检测细小缺陷的能力。
【权利要求】
1.一种调节工业相机水平角度的方法，其包括: a)在固定位置安装好工业相机； b)在检测区域面向工业相机的平面上设置2个或4个标志物； c)调节工业相机参数，对每个标志物由近及远且匀速缓慢地调节焦距，并同时采集多幅该标志物的图像； d)对采集的每个标志物的多幅图像计算每幅图像的对比度，绘制出对比度变化曲线； e)根据每个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置来调节工业相机的水平角度，使得连线成为一条水平线的2个设置点处的2个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b)中，对于平面检测，设置2个标志物；对于立体检测，则设置4个标志物，4个设置点的连线为一个矩形。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述标志物为细条型标志物。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其中所述标志物为各种颜色的标志线。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述标志线为黑色标志线。
6.根据权利要求5所述的方法，其中利用下面的公式来计算该黑色标志线图像的对比度:
C=(G(p+3)+G(p-3))/2-G(p) 其中P为垂直于黑色标志线方向的像素坐标，G(p)为图像在P位置的灰度，C为对比度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤e)中，在设置2个标志物时，当由近及远调节相机焦距时，左端标志物的对比度变化曲线的尖峰A比右端标志物的对比度变化曲线的尖峰B先出现时，该工业相机的水平角度是偏向左侧；反之，该工业相机的水平角度是偏向右侧，调节工业相机的水平角度，使得这2个标志物的对比度变化曲线的尖峰A和B出现的位置相同；在设置4个标志物时，在由近及远调节相机焦距时，当4个标志物的对比度变化曲线的尖峰位置出现的顺序为:尖峰C-尖峰D-尖峰A-尖峰B或者尖峰B-尖峰A-尖峰D-尖峰C时，工业相机的水平角度是偏向右侧；反之，尖峰位置出现的顺序为:峰D-尖峰C-尖峰B-尖峰A者尖峰A-尖峰B-尖峰C-尖峰D时， 相机的水平角度是偏向左侧，调节工业相机的水平角度，使得尖峰A和尖峰B出现的位置相同，且尖峰C和尖峰D出现的位置相同。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当设置4个标志物时，调节工业相机的焦距以使得该4个标志物的对比度均达到尖峰值的1/2以上。
【文档编号】G01N21/88GK103945123SQ201410132986
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】佟飞, 张红波, 田立勋, 蔡文超, 潘津, 王亚鹏, 刘婕宇 申请人:北京大恒图像视觉有限公司