本发明实施例涉及视觉检测领域，特别是涉及一种视觉检测系统及方法。
背景技术：
工业视觉检测一般是通过对待检测物体进行图像采集，并对采集的图像进行图像识别，而从待检测物体的图像中识别出预定的目标，例如划痕、裂痕等缺陷。目前，在工业视觉检测过程中普遍面临两个问题：一个是待检测物体表面容易沉积灰尘，待检测目标经常容易受到灰尘影响，因此需要在无尘环境下进行检测，增加了检测成本；另一个是待检测物体上通常包含多重缺陷，难以对不同缺陷进行有效区分。
技术实现要素：
为了至少部分解决以上问题，本发明实施例提出了一种视觉检测方法，该方法包括：在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像；对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤包括：根据待检测目标和干扰的反射特性设置不同的照明条件和/或拍摄条件，进而使得经数学操作后的待检测目标和干扰的亮度值存在一定差异。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤包括：根据待检测目标和干扰的反射特性设置不同的照明条件和/或拍摄条件，进而使得在第一检测图像和第二检测图像中的一个上能够根据亮度值对待检测目标和干扰与待检测物体的其他区域进行区分，而在第一检测图像和第二检测图像中的另一个上能够根据亮度值对干扰与待检测目标和待检测物体的其他区域进行区分。
其中，对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰的步骤包括：利用预设的阈值分割条件与逻辑运算配合对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行处理，进而区分待检测目标和干扰。
其中，干扰包括灰尘，待检测目标包括划痕和裂痕中的至少一个，或者干扰包括划痕和裂痕中的一个，待检测目标包括划痕和裂痕中的另一个。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤包括：通过改变光源的位置、光强和照射角度中的至少一个或者通过改变图像采集设备的位置、曝光强度和拍摄角度中的至少一个来获取不同的照明条件或拍摄条件。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤包括：相对于待检测物体以不同高度位置设置光源，利用图像采集设备分别对高位设置的光源照射下的待检测物体和低位设置的光源照射下的待检测物体进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像；对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰的步骤包括：对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的裂痕或划痕与待检测物体上的灰尘。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤进一步包括：将光源和图像采集设备设置于待检测物体的同一侧，且将图像采集设备的法线方向与待检测物体的法线方向之间的夹角设置在15度-70度之间。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤进一步包括：将图像采集设备的法线方向与高位设置的光源的法线方向之间的夹角设置成小于10度，并将图像采集设备的法线方向与低位设置的光源的法线方向之间的夹角设置成大于30度。
其中，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像的步骤包括：利用图像采集设备分别对不同光强照射下的待检测物体进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像；对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰的步骤包括：对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的划痕与裂痕。
为了至少部分解决以上问题，本发明实施例提出了一种视觉检测系统，该系统包括光源、图像采集设备及处理器，其中光源和图像采集设备配合，进而在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像，处理器对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰。
其中，照明条件和/或拍摄条件根据待检测目标和干扰的反射特性进行设置，进而使得经数学操作后的待检测目标和干扰的亮度值存在一定差异。
其中，照明条件和/或拍摄条件根据待检测目标和干扰的反射特性进行设置，进而使得在第一检测图像和第二检测图像中的一个上能够根据亮度值对待检测目标和干扰与待检测物体的其他区域进行区分，而在第一检测图像和第二检测图像中的另一个上能够根据亮度值对干扰与待检测目标和待检测物体的其他区域进行区分。
其中，处理器利用预设的阈值分割条件与逻辑运算配合对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行处理，进而区分待检测目标和干扰。
其中，干扰包括灰尘，待检测目标包括划痕和裂痕中的至少一个，或者干扰包括划痕和裂痕中的一个，待检测目标包括划痕和裂痕中的另一个。
其中，通过改变光源的位置、光强和照射角度中的至少一个或者通过改变图像采集设备的位置、曝光强度和拍摄角度中的至少一个来获取不同的照明条件或拍摄条件。
其中，光源相对于待检测物体以不同高度位置进行设置，图像采集设备分别对高位设置的光源照射下的待检测物体和低位设置的光源照射下的待检测物体进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像，处理器对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的裂痕或划痕与待检测物体上的灰尘。
其中，光源和图像采集设备设置于待检测物体的同一侧，且图像采集设备的法线方向与待检测物体的法线方向之间的夹角设置在15度-70度之间。
其中，图像采集设备的法线方向与高位设置的光源的法线方向之间的夹角设置成小于10度，且图像采集设备的法线方向与低位设置的光源的法线方向之间的夹角设置成大于30度。
其中，图像采集设备分别对光源的不同光强照射下的待检测物体进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像，处理器对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的划痕与裂痕。
通过上述方式，利用在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取的两幅检测图像的综合来对待检测目标和干扰进行有效区分。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的视觉检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明一实施例的视觉检测方法的流程示意图；
图3是根据本发明一实施例的第一检测图像的获取方式的示意图；
图4是根据本发明一实施例的第二检测图像的获取方式的示意图；
图5是根据本发明一实施例的对第一检测图像和第二检测图像进行逻辑运算的示意图；
图6是根据本发明另一实施例的对第一检测图像和第二检测图像进行逻辑运算的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是根据本发明一实施例的视觉检测系统的结构示意图。本实施例的视觉检测系统包括光源111、112、图像采集设备12以及处理器13。其中，光源111、112用于为待检测物体14提供照明，图像采集设备12用于对光源111、112照射下的待检测物体14进行图像采集，而处理器13则根据图像采集设备12所采集的图像进行识别，并提取出待检测物体14上的待检测目标。
进一步参见图2，图2是根据本发明一实施例的视觉检测方法的流程示意图。在本实施例中，基于图1所示的视觉检测系统提出一种视觉检测方法，具体包括以下步骤：
步骤s11，在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体的第一检测图像和第二检测图像；
步骤s12，对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体上的待检测目标和干扰。
进一步，在步骤s11中，根据待检测目标和干扰的反射特性设置不同的照明条件和/或拍摄条件，进而使得在步骤s12中经数学操作后的待检测目标和干扰的亮度值存在一定差异。进一步来说，根据待检测目标和干扰的反射特性设置不同的照明条件和/或拍摄条件，进而使得在第一检测图像和第二检测图像中的一个上能够根据亮度值对待检测目标和干扰与待检测物体的其他区域进行区分，而在第一检测图像和第二检测图像中的另一个上能够根据亮度值对干扰与待检测目标和待检测物体的其他区域进行区分。由此以来，在步骤s12中，可根据待检测目标、干扰和待检测物体的其他区域在上述第一检测图像和第二检测图像上的亮度值设置适当的数学操作规则，进而使得经数学操作后的待检测目标和干扰的亮度值存在一定差异。
具体照明条件和拍摄条件的设置方式是通过改变光源111、112的位置、光强和照射角度中的至少一个来获取不同的照明条件，或者通过改变图像采集设备12的位置、曝光强度和拍摄角度中的至少一个拍摄条件。值得注意的是，在图1中显示了两个光源111、112，然而在具体实现过程中，光源的数量不受此限制，例如可仅设置一个光源，并通过对该光源进行位置、光强以及照射角度调节来获得不同的照明条件。同样，图像采集设备12和处理器13的数量也不受图1所示的限制。
在步骤s12中，可利用预设的阈值分割条件与逻辑运算配合对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行处理，进而对待检测目标和干扰进行区分。例如，通过预设的阈值分割条件对第一检测图像和第二检测图像进行二值化，再基于获得两个二值化图像中根据适当的逻辑运算区分待检测目标和干扰。当然，也可以直接对第一检测图像和第二检测图像进行逻辑运算，再通过预设的阈值分割条件来对运算后的图像进行阈值分割来区分待检测目标和干扰。
在本实施例中，干扰可以包括灰尘，待检测目标包括划痕和裂痕中的至少一个，或者干扰包括划痕和裂痕中的一个，待检测目标包括划痕和裂痕中的另一个。
下文将结合具体实例来详细描述照明条件、拍摄条件以及阈值分割条件、逻辑运算的具体设置方式。当然，本领域技术人员在本发明相关实施例的启示下可以根据待检测目标和干扰的实际情况对上述内容进行相应设置。
进一步参见图3-5，下文将以如何将划痕或裂痕与灰尘进行区分为例进行详细描述。
如图1所示，在本实施例中，相对于待检测物体14以不同高度位置设置光源111、112。如上文所描述的光源111、112可以是同一个光源。其中，为了获得相对较好的检测效果，将光源111、112和图像采集设备12设置于待检测物体14的同一侧，即虚线b1、b2所示的待检测物体14的待检测表面的投影区域的外侧，且将图像采集设备12的法线方向a2与待检测物体14的法线方向a1之间的夹角设置在15度-70度之间。进一步，将图像采集设备12的法线方向a2与高位设置的光源111的法线方向a3之间的夹角设置成小于10度，并将图像采集设备12的法线方向a2与低位设置的光源112的法线方向a4之间的夹角设置成大于30度。法线方向a1具体为检测物体14的待检测表面的垂直方向，法线方向a2、a3和a4分别具体为图像采集设备12、光源111、112的光轴或主轴方向。
进一步如图3所示，利用图像采集设备12对高位设置的光源111照射下的待检测物体14进行图像采集来获得第一检测图像21。如图4所示，利用图像采集设备12对低位设置的光源112照射下的待检测物体14进行图像采集来获得第二检测图像22。
由于划痕和裂痕具有面反射特性，而灰尘具有漫反射特性。因此，在第一检测图像21中，划痕141和裂痕142(在第一检测图像21中分别以粗实线表示)与灰尘143(在第一检测图像21中分别以细实线表示)相对于待检测物体14的其他区域(划痕141、裂痕142和灰尘143以外的区域)均呈现高亮状态。也就是说，划痕141、裂痕142和灰尘143之间的亮度差异较小，划痕141、裂痕142和灰尘143与待检测物体14的其他区域之间的亮度差异较大，进而能够通过亮度值将划痕141、裂痕142和灰尘143与待检测物体14的其他区域进行区分，例如通过阈值分割方式。在第二检测图像22中，划痕141和裂痕142(在第二检测图像22中分别以粗虚线表示)相对于待检测物体14的其他区域呈现低亮状态(即，亮度接近)，而灰尘143(在第二检测图像22中分别以细实线表示)相对于待检测物体14的其他区域仍呈现高亮状态。也就是说，划痕141和裂痕142与灰尘143之间的亮度差异较大，同时划痕141和裂痕142与待检测物体14的其他区域的亮度差异较小，灰尘143与待检测物体14的其他区域的亮度差异较大，进而能够通过亮度值将灰尘143与划痕141、裂痕142和待检测物体14的其他区域进行区分。
进一步如图5所示，在第一检测图像21和第二检测图像22中，划痕141、裂痕142和灰尘143的亮度值存在上述差异，通过设置预设的阈值分割条件对第一检测图像21和第二检测图像22进行二值化处理，可以将第一检测图像21中的划痕141和裂痕142与灰尘143的亮度值置1，而将待检测物体的其他区域的亮度值0，或者反之亦可，进而得到如图5所示的第一二值化图像23。同时，可以将第二检测图像22中的灰尘143的亮度值置1，而将待检测物体14的其他区域、划痕141和裂痕142的亮度值置0，或者反之亦可，进而得到如图5所示的第二二值化图像24。
进一步，通过对第一二值化图像23和第二二值化图像24对应位置的亮度值进行适当的逻辑运算(例如，同或运算或异或运算)，可以从提取出相应的划痕141和裂痕142，如图5中的最终图像25所示，进而将划痕141和裂痕142与灰尘143进行区分。
在其他实施例中，可以通过其他逻辑运算和阈值分割条件来提取划痕141和裂痕142。例如，通过逻辑运算直接将第一检测图像21和第二检测图像22的对应位置的亮度值相减，此时由于划痕141和裂痕142在第一检测图像21和第二检测图像22分别呈现高亮显示和低亮显示，相减获得的亮度差异较大，而灰尘143在第一检测图像21和第二检测图像22均呈现高亮显示，相减获得的亮度差异较小。因此，通过设置适当的阈值分割条件，保留差异较大的部分，而忽略差异较小的部分，同样可以提取出划痕141和裂痕142。
在本实施例中，所采用的逻辑运算根据实际情况进行设置，包括但不限于同或运算或异或运算，可以是与、或、加法、乘法等其他操作。
值得注意的，在待检测物体14的一侧完成上述检测后，可以通过旋转待检测物体14、旋转光源111、112和图像采集设备12或者利用其他光源和图像采集设备从待检测物体14的另一侧重复上述检测过程，进而避免漏检。
进一步结合图6，下文将以如何将划痕与裂痕进行区分为例进行详细描述。
在本实施例中，利用图像采集设备12分别对不同光强照射下的待检测物体14进行图像采集来分别获得第一检测图像31和第二检测图像32，并进一步利用第一检测图像31和第二检测图像32对待检测物体14上的划痕与裂痕进行区分。
例如，在相对较小光强照射下形成的第一检测图像31中，划痕141和裂痕142(在第一检测图像31中分别以粗实线表示)相对于待检测物体14的其他区域均呈现高亮状态，即划痕141和裂痕142的亮度差异较小，同时划痕141和裂痕142与待检测物体14的其他区域之间的亮度差异较大，进而能够通过亮度值区分划痕141和裂痕142与待检测物体14的其他区域。在相对较大光强照射下形成的第二检测图像32中，划痕141(在第二检测图像32中分别以粗虚线表示)相对于待检测物体14的其他区域呈现低亮状态，而裂痕142相对于待检测物体14的其他区域仍呈现高亮状态，即划痕141与裂痕142之间的亮度差异较大，同时划痕141与待检测物体14的其他区域的亮度差异较小，裂痕142与待检测物体14的其他区域的亮度差异较大，进而能够根据亮度值区分裂痕142与划痕141和待检测物体14的其他区域。
因此，参照与上文描述类似的方式，可通过设置适当的阈值分割条件将第一检测图像31和第二检测图像32进行二值化，进而获得第一二值化图像33和第二二值化图像34，并通过适当的逻辑运算从第一二值化图像33和第二二值化图像34提取出划痕141，进而实现裂痕142与划痕141的区分。当然，可以对第一检测图像31和第二检测图像32直接相减后再利用阈值分割条件提取出划痕141。
进一步如图1所示，本发明实施例进一步提出了一种视觉检测系统，该系统包括光源111、112、图像采集设备12及处理器13，其中光源111、112和图像采集设备12配合，进而在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取待检测物体14的第一检测图像和第二检测图像，处理器13对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体14上的待检测目标和干扰。
在本实施例中，上述照明条件和/或拍摄条件根据待检测目标和干扰的反射特性进行设置，进而使得经数学操作后的待检测目标和干扰的亮度值存在一定差异。进一步，照明条件和/或拍摄条件根据待检测目标和干扰的反射特性进行设置，进而使得在第一检测图像和第二检测图像中的一个上能够根据亮度值对待检测目标和干扰与待检测物体14的其他区域进行区分，而在第一检测图像和第二检测图像中的另一个上能够根据亮度值对干扰与待检测目标和待检测物体14的其他区域进行区分。照明条件和/或拍摄条件的具体设置方式可以是通过改变光源111、112的位置、光强和照射角度中的至少一个或者通过改变图像采集设备12的位置、曝光强度和拍摄角度中的至少一个来获取不同的照明条件或拍摄条件。
在本实施例中，处理器13利用预设的阈值分割条件与逻辑运算配合对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行处理，进而区分待检测目标和干扰。其中，干扰包括灰尘，待检测目标包括划痕和裂痕中的至少一个，或者干扰包括划痕和裂痕中的一个，待检测目标包括划痕和裂痕中的另一个。
在一具体实现方式中，光源111、112相对于待检测物体14以不同高度位置进行设置。并且为了获取到更好的检测效果，光源111、112和图像采集设备12设置于待检测物体14的同一侧，且图像采集设备12的法线方向a2与待检测物体14的法线方向a1之间的夹角设置在15度-70度之间。进一步，图像采集设备12的法线方向a2与高位设置的光源111的法线方向a3之间的夹角设置成小于10度，且图像采集设备12的法线方向a2与低位设置的光源112的法线方向a4之间的夹角设置成大于30度。
图像采集设备12分别对高位设置的光源111照射下的待检测物体14和低位设置的光源112照射下的待检测物体14进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像，处理器13对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体14上的裂痕或划痕与待检测物体14上的灰尘。
在另一具体实现方式中，图像采集设备12分别对光源111的不同光强照射下的待检测物体14进行图像采集来分别获得第一检测图像和第二检测图像，处理器13对第一检测图像和第二检测图像的对应位置的亮度值进行数学操作，进而区分待检测物体14上的划痕与裂痕。
关于上述元件及其工作原理可参照上文针对视觉检测方法的具体实施例的详细描述，在此不再赘述。
综上所述，本领域技术人员容易理解，利用在不同的照明条件和/或拍摄条件下获取的两幅检测图像的综合来进行待检测目标的提取，可对待检测目标和干扰进行有效区分。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。