广告

基于阴影重建形状的视觉技术

2020-06-18 10:05:29 Steve Zhu, Teledyne DALSA 集团,亚洲区销售总监 阅读:
本文中两个应用案例,显示阴影重建形状(SFS)技术如何提高目标物体的反差并尽可能地抑制背景噪声,使得更容易地检测出缺陷并成功读取字符。

自动化视觉检测已经广泛应用于现今的生产环境的各个领域,从半导体、电子、食品和饮料、医药包装、汽车制造以及其它不同行业。而视觉检测的应用可分类为测量、有/无检测、机器人导航、瑕疵检测、一维或二维码识别,以及光学文字识别(OCR)阅读等等。常规的 2D算法通常擅长处理某些特征清晰且定义明确的应用,因此检测更加可靠。 换句话说,目标特征必须稳定并且清晰一致地呈现,检测和识别才会比较可靠。QXbednc

不过就如人生一样,视觉检测时常面临挑战和困境,譬如一些表面带有天然的纹理或高度反光的物体;再譬如,一些部件经过打磨或冲压等制造过程,产生了弯曲或带纹理的表面;还有一些物件带有浮雕图案或凹凸不平特征,例如是冲压或雕刻标记,这些都会为检测带来困难。传统的二维算法和预处理工具往往不能可靠的解决这些问题。基于阴影重建形状(Shape from Shading)技术则是一种经过验证的更可靠方法,能够应付这些复杂的检测任务。QXbednc

本文中两个应用案例,显示阴影重建形状(SFS)技术如何提高目标物体的反差并尽可能地抑制背景噪声,使得更容易地检测出缺陷并成功读取字符。QXbednc

QXbednc

QXbednc

上图:原图像;中图:阴影重建形状技术处理后的图像; 下图:利用Teledyne DALSA Sherlock软件的阴影重建形状技术处理后的图像QXbednc

阴影重建形状技术的广泛应用

下面两个例子显示SFS阴影重建形状技术的应用如何解决一些传统二维算法和预处理器难于处理的情况。在第一个案例中,制造商试图检测瓷砖表面的裂缝制造商试图检测瓷砖表面的裂缝或划痕或划痕。可是由于瓷砖表面带有复杂的纹理背景,使得一般的照明技术和常规的二维预处理器和算法很难及时检测到异常很难及时检测到异常,因为这些缺陷在标准成像中根本因为这些缺陷在标准成像中根本无法察觉无法察觉。利用SFS技术,凹陷、裂缝和刮痕都能够被轻易从背景中分离,分辨及被检测出来。QXbednc

在上面的示例中,可以看到字体和图案是以凸压方式印在名片上。如第一张图如第一张图片所示,片所示,在文首的图片中,在名片上的压印字体其实是很难用肉眼来阅读的。虽然低角度暗场光源会有帮助,但还是不够强大和稳定。利用SFS配合多角度多重光源,可实现具有更高反差和更出色的合成图像。图像经处理后,名片上的所有字体均清晰显示 (如上面第二张图片所示)如上面第二张图片所示),以便于标准光学文字辨识算法查验。QXbednc

什么是SFS阴影重建视觉技术?

阴影重建形状(Shape from Shading,简称SFS)是一种将物件形状和它的二维表面纹理分离的技术。通常,一般来说,它是用于突显图像的三维表面纹理信息,即所谓的形状图像,并除去高反光部分的眩光,即所谓的纹理图像。这一技术的工作原理是利用分段环灯或独立的条形灯并将多个图像组合为一个图像并将多个图像组合为一个图像而起作用而起作用。拍摄过程会从一系列图像中提取数据以揭示以前隐藏的表面特征或从一系列图像中提取数据以揭示以前隐藏的表面特征或缺陷。QXbednc

相机会按照环灯的逆时针转动方向,拍摄出四个不同照明角度的图像。接着利用阴影重建形状(SFS)技术把四个图像合成,以显示三维表面结构。上面的四帧图片显示出一个带纹理的瓶盖在不同照明角度下拍摄出来的影像,以及经SFS算法处理后的合成图像。QXbednc

下图显示SFS技术的合成和处理过程。QXbednc

QXbednc

利用多角度多重光源(使用者可编程)撷取的四个影像QXbednc

QXbednc

Teledyne DALSA Sherlock软件里的软件里的SFS算法可计算具有算法可计算具有3D效果的合成图像,以增强对比度,同时抑制背景噪声度。QXbednc

形状图像

工作原理如下:算法会搜寻从每一照明方向建构出来的阴影以及突显出来的边缘。每一帧图像的阴影和边缘会组合成一个图像,以展示各部份的高度差异。这特别有助于侦测刮痕、凹陷、遗失的部件等等。QXbednc

纹理图像

该算法还将寻找没有直接照明的图像区域。然后,它将看起来相同的图像的所有区域(即它们没有眩光)组合到一个没有眩光的图像中。 这对于检查高反射率零件或通过塑料或透明材料覆盖物或包裹物检查零件很有用 。QXbednc

如何处理运动中目标物的检测

假如部件在检测过程中处于运动状态,SFS的嵌入式活动矫正机制可以处理同一部件在每一图像撷取时位于不同位置的情况。再通过额外的一副图像,即所谓的搜寻图像。通过比较第一副图像和搜寻图像,算法会找出部件在图像撷取时的活动模式,从而识别并对齐正确的像素。QXbednc

QXbednc

QXbednc

经SFS处理的图像QXbednc

SFS阴影重建技术的优势

这种先进的视觉解决方案具有许多独特的优势。通过先进软件算法配合多角度照明,它有助于消除表面背景效果(例如噪音或色彩),并产生聚焦于具有强烈对比度的特征的输出图像,以方便检查。 它特别适合检查多种材料(例如金属,塑料,橡胶和陶瓷)的反射表面和粗糙表面是否有瑕疵(例如凹痕,凹槽,裂缝和划痕),并清晰显示难以理解的字符 。QXbednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • Melexis发布先进的磁性位置传感器芯片 Melexis今日宣布,推出全新的绝对磁性位置传感器芯片MLX90376,具备强大的杂散场抗干扰能力(SFI),适用于360°旋转汽车应用。
  • 了解机器感知:激光雷达、3D视觉和地理空间AI 随着人工智能(AI)和物理世界的交叉,以及自主技术采用的增加,有人可能会提出质疑,机器及其目前脆弱的模型如何能以人类的方式感知世界。借助于诸如激光雷达、雷达和摄像头等自动驾驶汽车上所使用的传感器技术,机器已开始能收集实时数据来为决策提供信息,并适应现实世界的场景。
  • 思特威重磅推出首颗线阵CMOS图像传感器,赋能工业线阵相 思特威重磅推出首颗LA(Linear)线阵系列4K分辨率高速工业CMOS图像传感器——SC430LA。
  • 基于全新测量原理的二氧化碳传感器,清洁空气的好时机 除了代表水的H2O之外,代表二氧化碳的CO2可说是最闻名的化学组分。CO2传感器测量空气中的二氧化碳浓度,以便在超过浓度时作出应对。最新的型款相比先前的产品更小巧且更便宜。
  • 面向3D物体检测和碰撞预测的自动驾驶汽车仿真测试 汽车OEM及其关键技术合作伙伴已经在开发和测试真正的自动驾驶汽车——5级自动驾驶汽车——这种汽车可以在没有人类驾驶员的情况下沿着开阔的道路行驶。这在一定程度上是通过由机器学习算法驱动的传感器融合技术实现的。
  • 意法半导体生物识别支付平台获EMVCo 认证,有助于机构 意法半导体完整的技术平台获得行业认证,整合嵌入式安全单元和超低功耗通用微控制器,具有经济、强大的安全保护功能
  • 自动驾驶汽车的实现基础 汽车行业正在为2级(脚离开油门或刹车)和3级(手离开方向盘)车辆提供高级驾驶员辅助系统(ADAS)的首批实现方案,尽管从4级(眼睛离开道路)到5级(全自动驾驶)车辆的自动驾驶(AD)系统还处于努力开发当中。事实证明,这一挑战比几年前所预期的要更加困难。
  • 深入探访意法半导体(ST)第三代MEMS传感器 行业人士表示,MEMS产业未来智能化、微型化、集成化的趋势越来越明显。意法半导体(以下简称ST)从2006年率先在200毫米晶圆上量产MEMS传感器至今,其MEMS经过不断的发展,现在已经进化到了第三代。在2022年11月中旬的慕尼黑华南展现场,笔者对意法半导体亚太区模拟、MEMS和传感器产品部技术市场经理董恺进行了专访,同时深入地了解了ST的产品和技术。
  • 新能源汽车前景及其低碳化和数字化发展 英飞凌安全互联系统事业部汽车级Wi-Fi/BT及安全产品应用市场管理经理杨大稳分享了英飞凌对新能源汽车前景的预期,还针对未来的安全出行、汽车电子电气架构和数字化演变等话题做了分析和讨论。
  • 自热式达林顿晶体管对可构成新的气流传感器 在可用于气流检测的众多方法中,自热式热流量传感器简单、便宜、坚固而又灵敏。它们依赖于被加热传感器的空速和热阻抗之间的关系。本设计实例利用通常被认为是经典达林顿拓扑缺点的优势,将此数学关系转换成了实际电路。
  • 2022世界杯梅西和他的阿根廷大爆冷,VAR技术对足球比赛 阿根廷1:2不敌赛前被认为小组最弱的沙特阿拉伯队,成了卡塔尔世界杯开赛以来最大的冷门。上半场阿根廷队的3次进球统统被取消,此外,阿根廷还被吹了7次越位,创造世界杯纪录,阿根廷球迷在社交媒体上表示,如果不是VAR(视频助理裁判)过多的介入,上半场沙特就被阿根廷打花了,就不会出现下半场逆转的情况。VAR (视频辅助裁判)技术对足球比赛是否利大于弊?
  • 低碳+数字化重塑未来汽车价值链,英飞凌详解三大细分技 英飞凌已经看到未来电动车市场的快速发展以及汽车数字化的加速到来,因此也针对汽车核心驱动、智能座舱、自动驾驶等维度提前部署了配套方案并持续扩大投资,以匹配汽车市场的飞速演变。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了