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彩色照相機的效果與預(yù)處理

彩色照相機的效果與預(yù)處理

彩色照相機的效果

檢查蓋子上的金色標(biāo)簽

  1. 實物圖像
  2. 黑白照相機處理圖像
    使用黑白照相機不能提取到標(biāo)簽上的各個信息。
  3. 彩色照相機處理圖像
    可以提取到標(biāo)簽上的各個信息。

可以看到,當(dāng)工件表面為有光澤的曲面時,使用黑白照相機并不能得到類似人眼所觀察到的視覺系統(tǒng)效果。從上面的實物圖像可以看到,造成這種現(xiàn)象的原因是標(biāo)簽的亮度不均勻。

如果使用彩色照相機,就可以如右圖一樣,只提取標(biāo)簽的金色部分。

這是因為,與采用亮度作為處理標(biāo)準(zhǔn)的黑白照相機不同,彩色照相機使用色相(色調(diào))數(shù)據(jù)進(jìn)視覺處理。

當(dāng)前,圖像傳感器主要使用黑白照相機。在某些情況下,并不能得到良好的檢查效果。對于這些情況,如果使用彩色照相機則往往可以實現(xiàn)穩(wěn)定的檢查。在前面三講中,主要介紹了與拍攝(圖像攝制)相關(guān)的內(nèi)容。本講將介紹與圖像的“預(yù)處理”相關(guān)的內(nèi)容。所謂預(yù)處理就是指通過使用拍攝效果近似人眼觀察效果的“彩色照相機”以及控制器對于圖像進(jìn)行穩(wěn)定的視覺處理。

彩色照相機是什么?

對于使用圖像傳感器的彩色照相機,其中一種是俗稱 單板式 的 CCD。為了得到彩色圖像,需要三原色(RGB)信息。CCD 的每一個像素都貼有一種三原色(R、G 或 B)的濾鏡。這樣,每個像素就可以將 R、G 或 B 的 256 級濃淡數(shù)據(jù)傳送給控制器??刂破骼眠@些數(shù)據(jù)進(jìn)行彩色處理。

攝影元件 CCD

關(guān)于比色體系

一種用數(shù)值表示顏色的體系,通常用含有三個軸的三維圖表加以表示。比色系統(tǒng)有許多種類,其中采用色調(diào)(Hue)、飽和度(Saturation)及亮度(Value)等 3 要素的 HSV 模式最接近人眼的觀察效果,因此最適于視覺系統(tǒng)。

通過照相機增益調(diào)整來優(yōu)化圖像

增益調(diào)整是優(yōu)化圖像的方法之一。對于彩色照相機來說,增益調(diào)整可以分別調(diào)整 R、G、B 三種顏色,因此可以使紅色變得更紅、藍(lán)色變得更藍(lán)、而綠色則變得更綠。在區(qū)分顏色時,這種調(diào)整可以起到良好的效果。

照相機增益調(diào)整的應(yīng)用例

區(qū)分蓋子顏色

實物照片

實物照片

R (紅色) 數(shù)據(jù)增益調(diào)整后的圖像

R (紅色) 數(shù)據(jù)增益調(diào)整后的圖像

紅色變得更加鮮明,從而更容易區(qū)分。

彩色二值化處理

黑白照相機使用256級濃淡信息。與此相比,彩色照相機使用 R、G、B 三種顏色的各 256 級濃淡信息。這意味著彩色照相機有 256×256×256=16777216 級濃淡信息,是黑白照相機的 8 萬倍,因此使用彩色照相機可以檢測出更多的細(xì)節(jié)。所謂彩色二值化處理是指從約 1677 萬級顏色中只選擇指定顏色范圍的處理方法。

彩色二值化處理的應(yīng)用例 (1)

檢查線圈卷線中綠色導(dǎo)線的斷線現(xiàn)象

只提取綠色進(jìn)行彩色二值化處理。

只提取綠色進(jìn)行彩色二值化處理。

只提取綠色后的圖像??梢匀菀椎貦z測到斷線現(xiàn)象。

只提取綠色后的圖像??梢匀菀椎貦z測到斷線現(xiàn)象。

總結(jié)

彩色照相機通過利用 R、G、B 各 256 級濃淡數(shù)據(jù)(即 1677 萬級濃淡數(shù)據(jù)),可以檢測出黑白照相(256級濃淡數(shù)據(jù))檢測不到的顏色差異,因此能夠進(jìn)一步擴大圖像傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。

彩色濃淡處理

彩色照相機的信息量是黑白照相機的 8 萬倍。如果對于這些信息全部進(jìn)行處理,則需要大量的時間。而用于高速生產(chǎn)線的圖像傳感器需要以百分之一秒的時間單位進(jìn)行視覺處理。另外,在一些不適于采用二值化處理的應(yīng)用中(例如形狀搜索、表面損傷檢查等),由于信息量過大,會形成干擾,從而使特征點變得不清晰。為了解決這些問題,我們開發(fā)了一種新的預(yù)處理功能,即“彩色濃淡處理”。

彩色濃淡處理的流程

這種預(yù)處理方式可以將數(shù)據(jù)量大的彩色圖像轉(zhuǎn)換成以指定顏色為最高級亮度的256 級灰度圖像。由于同時使用了亮度及顏色數(shù)據(jù),因此適用于黑白照相機難以應(yīng)對的檢查項目( 例如區(qū)分金色和銀色、區(qū)分淺顏色等)。

彩色濃淡處理的應(yīng)用例

在檢測左圖所示的淺色圖案時,如使用黑白濃淡處理,則只能得到非常淡的圖像。但是采用基于顏色數(shù)據(jù)的彩色濃淡處理后,可以看到,背景成為黑色,淡色部位可以清晰地轉(zhuǎn)換為灰色的圖案。在進(jìn)行標(biāo)記形狀差異或錯位檢查時,兩種處理在效果上的差異一目了然。

實物照片 > 黑白照相機處理圖像 / 彩色照相機處理圖像

總結(jié)

使用彩色照相機的優(yōu)點是可以得到大量的數(shù)據(jù)。其缺點是處理大量數(shù)據(jù)需要更長的時間。為了解決這個問題,我們開發(fā)了一種新的預(yù)處理方法,即“彩色濃淡處理”。采用這種方法,可以在使用彩色照相機的情況下實現(xiàn)以百分之一秒為時間單位的高速視覺系統(tǒng)。

其它預(yù)處理

各種圖像傳感器根據(jù)其使用目的的不同,會具有不同的預(yù)處理功能。利用這些功能,可以將圖像轉(zhuǎn)換成最適宜的圖像。這些功能不僅適用于黑白照相機,同時還適用于經(jīng)彩色二值化處理、彩色濃淡處理后的彩色照相機。下面將介紹其中幾種預(yù)處理功能。

對比度轉(zhuǎn)換:使亮處更亮,暗處更暗

應(yīng)用例
鐵板表面損傷檢查
消除工件表面上細(xì)紋的影響,只突出表現(xiàn)損傷部分。

膨脹+ 收縮處理:消除無用的突起部分,恢復(fù)工件的整體輪廓

應(yīng)用例

忽視橡膠加工品表面的毛刺,只進(jìn)行表面污跡檢查。

實時差分處理:對于當(dāng)前圖像進(jìn)行加工后,進(jìn)行圖像演算,只留下污跡部分

* 除去工件復(fù)雜的形狀,只留下污跡部分。

應(yīng)用例
連接器外殼上的異物·污跡檢查
使用整合了多種預(yù)處理功能的多濾鏡處理,可以得到最適宜的圖像。

彩色照相機的效果與預(yù)處理 總結(jié)

拍攝(即“拍出清晰的畫面”)是視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
使用彩色照相機可以識別與人眼觀察效果相近的顏色差異。
另外,通過利用預(yù)處理功能,還可以將圖像加工成最適于檢查的圖像。
在進(jìn)行損傷檢查、尺寸測量等正式處理之前,通過優(yōu)化攝影及預(yù)處理,可以實現(xiàn)穩(wěn)定的檢查效果。

下一個主題是軟件篇:外觀檢測的基礎(chǔ)。

在諸多檢測模式中,最常用的就是瑕疵模式。

下面就可滿足各類工件外觀檢測需求的瑕疵模式算法進(jìn)行說明。

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