專利名稱：基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高反光材料表面線掃描圖像非均勻性校正的方法，尤其涉及一種基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，應(yīng)用于冶金、造紙、紡織等行業(yè)線掃描表面視覺智能檢測(cè)，屬于先進(jìn)制造技術(shù)及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在有色加工或鋼鐵加工領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)金屬表面的質(zhì)量要求越來越高，在金屬板帶材表面質(zhì)量檢測(cè)中，機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)正在取代傳統(tǒng)的人工檢測(cè)，成為高精板帶生產(chǎn)必備的質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備。而圖像質(zhì)量是帶材表面缺陷檢測(cè)效果的一個(gè)至關(guān)重要的因素，直接關(guān)系到缺陷圖像的分割和定位效果，圖像背景一致性越好，越容易檢測(cè)出目標(biāo)缺陷，越能簡(jiǎn)化圖像后續(xù)的處理過程，從而進(jìn)一步提高視覺檢測(cè)系統(tǒng)的整體實(shí)時(shí)性。
理想情況下，當(dāng)相機(jī)對(duì)均勻的表面成像時(shí)，所得圖像所有像素灰度值理論上應(yīng)該相同，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)光照的不均勻，鏡片中心和鏡片邊緣的響應(yīng)不一致，線陣相機(jī)各像元的光電響應(yīng)不一致，固定的圖像背景噪聲等因素的影響，表面成像時(shí)，得到的圖像的像素值差異比較大，圖像的橫向分布很難達(dá)到理想的一致性，一般中間亮，兩邊暗，雖然某些應(yīng)用場(chǎng)合可以通過傳統(tǒng)平場(chǎng)校正的方法減輕這種情況，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于檢測(cè)對(duì)象規(guī)格、檢測(cè)環(huán)境等因素完全可能處在不斷變化過程中，采集系統(tǒng)依然很難保證圖像的一致性和穩(wěn)定性。另外，特別是對(duì)于諸如金屬板帶材等高反光材料出現(xiàn)板形不理想的時(shí)候、以及當(dāng)采用高亮LED光源出現(xiàn)熱點(diǎn)鏡像效果時(shí)，圖像縱向會(huì)出現(xiàn)不同程度的非線性條帶分布，條帶上的像素與其鄰域內(nèi)的像素的灰度值不同，條帶明暗相間，這些不良的影響在此稱為偽缺陷特征，容易與真實(shí)表面的缺陷相混淆，將直接干擾到圖像后續(xù)分析與判斷，增加了整體系統(tǒng)后續(xù)處理的難度，使得系統(tǒng)實(shí)時(shí)性難以保證，所以必須采用一定的方法消除上述因素對(duì)圖像的影響。傳統(tǒng)的線陣相機(jī)圖像平場(chǎng)校正方法，一般有點(diǎn)校正方法和自適應(yīng)校正方法。點(diǎn)校正方法一般采用兩點(diǎn)校正法，或多點(diǎn)校正法及分段校正方法。兩點(diǎn)校正方法需要用在不曝光條件下的暗本底圖像和曝光下的在均勻光照?qǐng)鱿滤傻膮⒖紙D像，來得到校正曲線。要求暗曝光與接近飽和曝光時(shí)間相同，并保證實(shí)驗(yàn)在恒溫下進(jìn)行，以消除曝光時(shí)間和溫度帶來的影響；而且參考圖像的光照?qǐng)鲆鶆?，同時(shí)照明光場(chǎng)的光照水平盡量接近飽和照明條件；這種校正需要每隔20攝氏度的溫差變化就得調(diào)整一次。然而，這些條件在現(xiàn)場(chǎng)難以滿足，加上現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，光路中還存在透明物體阻擋，對(duì)光線透過存在較大影響的情形，這種情形又是有變化的，一般，多數(shù)地方四季的溫差變化基本大于40攝氏度，所以平場(chǎng)校正要根據(jù)成像環(huán)境條件的改變而改變校正參數(shù)。在條件不具備時(shí)，難以用于應(yīng)用。同時(shí)，兩點(diǎn)校正方法是以像元響應(yīng)線性為前提條件，響應(yīng)不一致的分布是固定的，這些假設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)往往難以滿足，而多點(diǎn)校正法是對(duì)兩點(diǎn)校正法的改進(jìn)，采用多個(gè)光照度下定標(biāo)，利用多項(xiàng)式插值法求得校正系數(shù)，準(zhǔn)確度高于兩點(diǎn)校正法，但代價(jià)是運(yùn)算量大，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的困難。隨后產(chǎn)生二點(diǎn)多段線性校正法，即將光照度分成多段，在每段內(nèi)用兩點(diǎn)校正法，力求改善兩點(diǎn)校正算法的低準(zhǔn)確度和避免多點(diǎn)校正算法的復(fù)雜運(yùn)算。該方法首先要判斷像元的響應(yīng)屬于哪個(gè)光照度區(qū)，然后選用對(duì)應(yīng)的校正參數(shù)來校正像素值。所有參數(shù)固化到查詢表中，假設(shè)在每個(gè)光照度區(qū)內(nèi)，像元響應(yīng)輸出與光照度是線性的，像元響應(yīng)非均勻性的分布是固定的。而這一假設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中一般無法保證，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的外部光源環(huán)境是多變的。自適應(yīng)校正方法目前主要應(yīng)用于在紅外焦平面陣列非均勻性校正，如基于場(chǎng)景的、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些方法運(yùn)算量大，耗時(shí)長(zhǎng)，不適用于高速在線實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的線陣相機(jī)圖像平場(chǎng)校正方法的不足和在高速環(huán)境下帶狀寬幅材料表面檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的不適用性，提出一種基于圖像序列相關(guān)性分析的線掃描圖像的動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，在滿足實(shí)時(shí)性的同時(shí)，可有效的校正圖像不均勻性，消除現(xiàn)場(chǎng)線陣相機(jī)圖像的非線性不均勻分布對(duì)表面檢測(cè)系統(tǒng)所帶來的干擾，從而保證整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，包含以下步驟首先，為要校正的圖像選定k (k=l,2, -,k e Z)幅圖像進(jìn)行圖像列上元素求和，得和向量S=(Su S2,…，Sm)，其中Sj為k幅圖像第j列上的像素值之和，M表示總列數(shù)；進(jìn)而，計(jì)算均值向量
權(quán)利要求
1.基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于包含以下步驟 首先，為要校正的圖像選定k (k=l,2, -,k e Z)幅圖像進(jìn)行圖像列上元素求和，得和向量S= (S1, S2,…，Sm)，其中Sj為k幅圖像第j列上的像素值之和，M表示總列數(shù)； 進(jìn)而，計(jì)算均值向量
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于對(duì)需校正的圖像選擇其前k幅相鄰圖像，k幅圖像與需校正圖像在時(shí)間上鄰近，k幅圖像包含需校正的圖像本身，k值大于等于I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于對(duì)選定的k幅相鄰圖像進(jìn)行列向求和，求得一個(gè)由列上元素的均值所構(gòu)成的均值向量Mean。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于設(shè)定一個(gè)固定的理想的期望值q，該值反映均勻表面在某個(gè)均勻光照?qǐng)鱿吕硐氲幕叶戎怠?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于用設(shè)定的期望值q與對(duì)應(yīng)列上的均值的比值作為列上的像素的校正系數(shù)，整個(gè)圖像的校正系數(shù)為比值所構(gòu)成的向量
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，其特征在于需校正的圖像F用f校正后的新圖像為G 6=(^ · F1, f2 · F2,…，fM · Fm)，其中Fi(i=l, 2，…，Μ)表示圖像矩陣F的第i列的元素構(gòu)成的列向量,AQ=I, 2，…，M)表示向量f的第i個(gè)元素。
全文摘要
本發(fā)明提供基于圖像序列分析的線掃描圖像動(dòng)態(tài)非均勻性校正方法，首先為當(dāng)前要校正的圖像選擇k(k=1,2,…,∈Z)幅圖像，并設(shè)定一個(gè)理想的期望值q；然后求出所有k幅圖像的各列上的像數(shù)值的平均值，得到一個(gè)均值向量，再利用該均值向量與所設(shè)定的理想期望值的比值作為校正系數(shù)來校正圖像，從而得到一個(gè)背景均勻、缺陷輪廓分明、便于后續(xù)缺陷目標(biāo)定位的新圖像。該方法可有效克服檢測(cè)對(duì)象材料規(guī)格、厚度等參數(shù)、檢測(cè)角度、板型一致性以及光源照度衰減等因素變化的影響，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)得到一個(gè)灰度分布均勻，清晰度高的，檢測(cè)目標(biāo)被顯著增強(qiáng)的理想圖像，在很大程度上簡(jiǎn)化了后續(xù)圖像處理難度，有效提高整體系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102938137SQ20121041434
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者黃秀琴, 羅新斌, 賈建昇, 邢青青, 王龍, 鄭文勝 申請(qǐng)人:蘇州有色金屬研究院有限公司