一种反光表面形貌与缺陷检测方法及其系统与流程

本发明涉及缺陷检测，具体涉及一种反光表面形貌与缺陷检测方法及其系统。

背景技术：

1、由于不同工业领域的被检测物体的形状和材质各异，因此现有的表面形貌与缺陷检测装置、方法和系统难以通用，需要更换光源和相机等硬件，且仍不能提供高质量的表面形貌信息、缺陷分布和缺陷深度信息，进而导致表面形貌与缺陷检测的误检率上升，以及表面形貌与缺陷检测装置的维护成本的增加。

2、例如，申请号为cn200710006717.7的中国专利文献公开了一种表面缺陷检查装置、表面缺陷检查方法。上述表面缺陷检查装置包括：线光源，其对旋转的检查对象物，在副扫描方向的斜向照射亮度不同的带有条纹的图形光；线传感器，其由被照射图形光的检查对象物反射的光，对检查对象物在主扫描方向进行一维摄像；相位检出部，其检出被摄像的线图像的亮度的相位变化；摄像位置控制部，其为了根据相位变化、使检查对象物与线传感器的相对距离保持一定，而控制线传感器的位置。但是，经发明人研究发现：由于该表面缺陷检查装置及其方法需要调整相机位置，进而导致缺陷检查的过程较为繁琐，缺陷检查的效率低，并且其还使用线扫相机和线光源，进而限制了其在其他领域的推广。

3、例如，申请号为cn201680008920.5的中国专利文献公开了一种熔融镀覆钢板的表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法。该表面缺陷检查装置及表面缺陷检查方法利用两个相机分别对被检测物体的反射光进行拍摄，并对拍摄得到的正反射图像和漫反射图分别进行图像处理，通过与预先设定的阈值的比较判断缺陷部位和缺陷类型。但是，经发明人研究发现：由于上述缺陷检查过程需要结合两个相机的图像，进而使检测和维护的成本增加，且需要预先设定阈值，进而使得其进行表面缺陷检查的准确性和可靠性低。

4、例如，申请号为cn201680036829.4的中国专利文献公开了一种表面缺陷检测装置、表面缺陷检测方法及钢材的制造方法。上述表面缺陷检测装置和方法利用两个以上的能够辨别的光源，从不同的方向朝向同一检查对象部位照射照明光，并对拍摄得到的反射光图像进行差分处理，进而检测检查对象部位的表面缺陷。上述表面缺陷检测装置和方法通常用于检测钢材表面的氧化皮或无害花纹。但是，经发明人研究发现：上述装置和方法需要对两个光源的摆放姿态进行校正直至满足一定条件，且差分处理后的结果只能表示检测表面缺陷的凹凸性的二值信息，而无法展现检测表面深度的连续性信息，进而无法识别一些不太明显的缺陷（例如划痕和指纹等），从而限制了上述装置和方法的使用范围，即，上述装置和方法的通用性不强。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种反光表面形貌与缺陷检测方法及其系统，所述反光表面形貌与缺陷检测方法及其系统能够对被检测物体进行检测，并得到被检测物体的高质量的表面形貌及表面缺陷的深度信息，能够显著降低表面缺陷的误检率和提高检测的效率。

2、根据第一方面，一种实施例中提供一种反光表面形貌与缺陷检测方法，包括：获取被检测物体的待处理图像，所述待处理图像是通过将结构光投射至所述被检测物体的表面，并对所述被检测物体的表面进行拍摄而获得的；基于所述被检测物体的待处理图像，确定所述待处理图像所对应的包裹相位图、背景图和原始调制度图，去除所述原始调制度图中的杂波信号以获得高质量调制度图；基于所述高质量调制度图生成合成调制度图；对所述待处理图像所对应的包裹相位图进行解算以得到所述被检测物体的绝对相位图；基于合成调制度图和所述背景图获得光泽比图和漫反射图，基于所述绝对相位图确定所述被检测物体的真实相位图；基于所述合成调制度图，与所述光泽比图、漫反射图、真实相位图和背景图中的一个或多个对所述被检测物体的表面形貌进行检测，以输出所述被检测物体的检测结果。

3、一实施例中，所述去除所述原始调制度图中的杂波信号以获得高质量调制度图，包括：对所述原始调制度图所对应的光强分布进行傅里叶变换，以得到傅里叶变换光强分布；基于所述傅里叶变换光强分布获得所述杂波信号的频段；基于所述杂波信号的频段，对所述傅里叶变换光强分布进行滤波处理，以去除所述原始调制度图中的杂波信号；对经过所述滤波处理后的傅里叶变换光强分布进行傅里叶逆变换，以获得所述高质量调制度图。

4、一实施例中，所述对所述待处理图像所对应的包裹相位图进行解算以得到所述待处理图像所对应的绝对相位图，包括：获取相位数值方程，其中，所述相位数值方程用于与所述待处理图像对应的包裹相位与绝对相位之间的转换；通过求解所述相位数值方程得到所述待处理图像所对应的绝对相位图。

5、一实施例中，所述通过求解所述相位数值方程得到所述待处理图像所对应的绝对相位图，包括：

6、通过所述被检测物体表面的像素点(x,y)对应的相位值计算所述待处理图像对应的包裹相位φ(x,y)，对所述包裹相位做二阶差分处理得到相邻包裹相位差的差分ρ(x,y)，对所述相邻包裹相位差的差分ρ(x,y)进行二维离散域展开后求得ρ'(x,y)；通过离散变换将所述包裹相位φ(x,y)展开而得到所述包裹相位φ(x,y)与离散变换域的映射谱值之间的映射关系，将所述离散变换展开后的包裹相位代入所述相位数值方程，进而计算得到所述包裹相位图在二维离散变换域中的映射谱值；通过对所述计算得到的映射谱值进行离散余弦反变换，以得到所述待处理图像所对应的绝对相位图。

7、一实施例中，所述基于所述绝对相位图确定所述被检测物体的真实相位图，包括：利用前36阶泽尼克多项式对所述绝对相位图的空间曲面进行拟合，以得到拟合曲面，其中，所述拟合曲面为所述绝对相位图中载波信号的相位图；将所述绝对相位图与所述拟合曲面进行线性相减，以去除所述绝对相位图中的载波信号而得到与所述被检测物体对应的真实相位图。

8、一实施例中，所述基于合成调制度图和所述背景图获得光泽比图和漫反射图，包括：将所述合成调制度图除以所述背景图，进而得到所述光泽比图；将所述背景图与合成调制度相减，进而得到所述漫反射图。

9、一实施例中，所述获取被检测物体的待处理图像，包括：对结构光投射单元进行gamma值校正，以防止所述结构光投射单元所投射的结构光产生畸变，其中，所述结构光投射单元用于产生所述结构光，并将所述结构光投射至所述被检测物体；根据所述被检测物体表面的缺陷类型设置所述结构光的频率；将所述结构光投射至所述被检测物体的表面，对所述被检测物体的表面进行拍摄而得到所述被检测物体的待处理图像。

10、根据第二方面，一种实施例中提供一种反光表面形貌与缺陷检测系统，包括：待处理图像获取模块，被配置为获取被检测物体的待处理图像；所述待处理图像是通过将结构光投射至所述被检测物体的表面，并对所述被检测物体的表面进行拍摄而获得的；图像处理模块，被配置为基于所述被检测物体的待处理图像，确定所述待处理图像所对应的包裹相位图、背景图和原始调制度图，去除所述原始调制度图中的杂波信号以获得高质量调制度图；基于所述高质量调制度图生成合成调制度图；对所述待处理图像所对应的包裹相位图进行解算以得到所述被检测物体的绝对相位图；基于合成调制度图和所述背景图获得光泽比图和漫反射图，基于所述绝对相位图确定所述被检测物体的真实相位图；分析检测模块，被配置为基于所述合成调制度图，与所述光泽比图、漫反射图、真实相位图和背景图中的一个或多个对所述被检测物体的表面形貌进行检测，以输出所述被检测物体的检测结果。

11、一实施例中，所述待处理图像获取模块包括：摄像单元和结构光投射单元；其中，所述结构光投射单元，被配置为产生结构光，并将所述结构光投射至所述被检测物体的表面；所述摄像单元，被配置为对所述被检测物体的表面进行拍摄，以获取所述被检测物体的待处理图像。

12、根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括程序。所述程序能够被处理器执行以实现如本文中任一实施例所述的反光表面形貌与缺陷检测方法。

13、本技术的有益效果包括：

14、通过获取被检测物体的待处理图像；基于所述被检测物体的待处理图像，确定所述待处理图像所对应的包裹相位图、背景图和原始调制度图，去除所述原始调制度图中的杂波信号以获得高质量调制度图；基于所述高质量调制度图生成合成调制度图；对所述待处理图像所对应的包裹相位图进行解算以得到所述被检测物体的绝对相位图；基于合成调制度图和所述背景图获得光泽比图和漫反射图，基于所述绝对相位图确定所述被检测物体的真实相位图；基于所述合成调制度图，与所述光泽比图、漫反射图、真实相位图和背景图中的一个或多个对所述被检测物体的表面形貌进行检测，以输出所述被检测物体的检测结果；也就是说，通过上述合成调制度图、光泽比图、漫反射图、合成调制度图、背景图和对比度图等对不同缺陷的信息/形态进行表征，进而能够综合判断被检测物体的缺陷区域、缺陷的类型和二维/三维形貌及相应的深度信息等。