[发明专利]一种基于结构光场视频流的缺陷检测方法和装置

权利要求书

1.一种基于结构光场视频流的缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

A1：构建包含基于主动式编码结构光源和光场视觉传感器的检测装置；

A2：使用白图像对所述光场视觉传感器进行标定，根据标定结果对所述光场视觉传感器获取的结构光场视频流进行解码，得到实时微透镜图像视频流；

A3：对所述实时微透镜图像视频流进行运动校正、灰度校正以及感兴趣区域校正后计算帧间相似度，建立对微透镜的局部缺陷检测结果；

A4：利用光场视频的空域、时域相关性，统计缺陷特征在相邻微透镜上的分布情况，得到最终的结构光场视频缺陷检测结果；

所述步骤A2中：

对于光场视觉传感器捕获的白图像，使用边缘检测算法对白图像中对应的微透镜中心进行初始估计后，将微透镜中心初始估计值输入与相机微透镜分布对应的优化模型，经过非线性优化后得到与光场视觉传感器微透镜几何分布对应的网格矢量，进而得到微透镜中心的精确像素坐标；具体操作如下：

上式中：

r—微透镜几何分布网格矢量；

θ—与微透镜阵列匹配的微透镜角度分布参数；

H—从像素坐标系到微透镜坐标系的变换矩阵；

x_k,y_k—第k个微透镜中心的像素坐标值的初始估计；

r_refined—优化后的微透镜几何分布网格矢量；

H_refined—根据r_refined生成的新变换矩阵；

x_k,refined,y_k,refined—第k个微透镜中心的精确像素坐标值；

光场视频流指使用光场视觉传感器连续采集的光场图像序列；对序列中的每一帧光场原始图像，遍历所述标定结果中的所有微透镜中心，以其精确像素坐标值x_k,refined,y_k,refined为中心，选择与微透镜尺寸相近的邻域大小进行分割，得到实时微透镜图像视频流；

所述步骤A4包括：

A41：利用光场图像的空域相关性，统计缺陷特征在相邻微透镜上的分布情况，建立单帧差光场图像中的缺陷位置检测结果；

A42：利用光场视频的时域相关性，统计缺陷位置在相邻帧间的变化规律，建立最终的结构光场视频缺陷检测结果；

所述步骤A41中：

使用步骤A3所得到的微透镜的局部缺陷检测结果，生成一系列具有缺陷的微透镜中心空间位置分布，计算当前光场图像帧各处对应的缺陷微透镜密度，密度越大则存在物理缺陷的可能性越大；具体操作如下：

FrameResult(k)＝Bin[D(k)] (12)

上式中：

Dist()—距离测度函数，包括欧氏距离或高斯距离；

S—当前帧存在缺陷的微透镜总数；

Bin()—二值化运算；

D(k)—第k个微透镜中心处的缺陷密度；

FrameResult(k)—当前帧第k个微透镜中心处的缺陷位置检测结果；

所述步骤A42中：

使用步骤A41所得到的单帧差光场图像缺陷位置检测结果，对于可能存在物理缺陷的区域，如果该区域在相邻的数帧之间均检出缺陷，且区域位置在各帧间移动速度与检测装置设定的物体移动速度接近，则判断该位置存在缺陷的可能性较大；在光场视频流上对这种存在时域相关性的缺陷位置进行实时标记和输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测装置包含能够发光并显示特定编码图案的主动式编码结构光源系统和具备光场视频流采集能力的光场视觉传感器系统，其中所述主动式编码结构光源系统发出的光经待检测物体反射后被所述光场视觉传感器系统所捕获；其中，所述主动式编码结构光源系统由计算机程序控制，能够根据程序的要求在指定时间显示指定的编码图案，所述编码图案包括二维方波条纹、二维正弦波条纹、二维棋盘格中的一种或多种；所述光场视觉传感器系统包括一至多台具备单曝光立体成像功能的视觉传感器设备，采用基于多路复用技术的光场相机。