本技術(shù)涉及機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，特別是涉及基于機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法、應(yīng)用和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在濾膜和濾芯在使用前，需要將產(chǎn)品本體或者樣品進(jìn)行完整性測(cè)試，以確保過(guò)濾工藝的安全性和有效性；在接頭、密閉性容器和管道的量產(chǎn)和正式使用前，也需要將產(chǎn)品進(jìn)行流體密封性能檢測(cè)，以避免使用過(guò)程中的漏液?jiǎn)栴}。

2、現(xiàn)在有技術(shù)中，例如濾膜和濾芯的完整性測(cè)試多用完整性測(cè)試儀來(lái)完成，其在檢測(cè)過(guò)程中其通過(guò)流量計(jì)監(jiān)測(cè)通過(guò)過(guò)濾器的氣體流量，由于首個(gè)氣泡的體積非常小(有時(shí)達(dá)到0.01mm級(jí)別以下)，且氣體容易被壓縮，流量計(jì)很有可能監(jiān)測(cè)不到首個(gè)氣泡；也由于氣體受到溫度的影響很大，容易造成流量計(jì)的誤檢測(cè)而導(dǎo)致的首泡點(diǎn)記錄錯(cuò)誤。

3、也有通過(guò)將產(chǎn)品置于液體中，向所需測(cè)量的產(chǎn)品上游側(cè)施加氣體壓力以驅(qū)使氣泡出出現(xiàn)，并通過(guò)測(cè)試員直接觀察氣泡的方式來(lái)檢測(cè)；但是，這種方法存在不同測(cè)試員對(duì)氣泡的識(shí)別和判斷可能存在差異，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的一致性受影響；此外該測(cè)試結(jié)果還受到測(cè)試員疲勞和注意力影響，長(zhǎng)時(shí)間的觀察和識(shí)別可能導(dǎo)致測(cè)試員疲勞，影響注意力集中，從而增加誤判的風(fēng)險(xiǎn)。

4、有鑒于此，提出本技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法、應(yīng)用和系統(tǒng)，以至少解決相關(guān)技術(shù)中首泡點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法，所述方法包括：

3、獲取測(cè)試液環(huán)境的圖像序列，所述目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)具有氣體空腔，所述圖像序列為向所述目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加氣體壓力時(shí)獲取的，所述圖像序列成像對(duì)應(yīng)的焦平面與豎直面成大于0°的夾角；

4、基于圖像識(shí)別算法對(duì)所述圖像序列進(jìn)行氣泡識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果判斷所述圖像序列中是否包含氣泡，以獲取首張含氣泡圖像。

5、通過(guò)獲取圖像序列進(jìn)行氣泡的檢測(cè)，避免了人工檢測(cè)誤差大，提高了首泡點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率。同時(shí)，圖像序列成像對(duì)應(yīng)的焦平面與豎直面成大于0°的夾角，使得產(chǎn)生的氣泡總會(huì)在某一時(shí)刻經(jīng)過(guò)圖像采集設(shè)備的焦平面，從而通過(guò)單個(gè)圖像采集設(shè)備即可獲得氣泡的清晰成像。

6、在其中一些實(shí)施例中，獲取測(cè)試液環(huán)境的圖像序列之前，所述方法還包括：通過(guò)超聲波震動(dòng)，將附著在所述目標(biāo)對(duì)象表面和/或溶解于測(cè)試液中的氣泡排出。

7、通過(guò)超聲波作用將附著在目標(biāo)對(duì)象表面的小氣泡震動(dòng)并從測(cè)試液中排出，也可有助于將溶解于液體中的氣體從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x狀態(tài)，進(jìn)而從測(cè)試液中排出，避免將附著在過(guò)濾器表面的氣泡導(dǎo)致首泡點(diǎn)誤判。

8、在其中一些實(shí)施例中，在獲取測(cè)試液環(huán)境的圖像序列時(shí)，所述方法還包括：通過(guò)超聲波震動(dòng)，驅(qū)使存在于所述目標(biāo)對(duì)象死角中的氣泡上浮。

9、為了避免通過(guò)加壓產(chǎn)生的氣泡存在于目標(biāo)對(duì)象的死角(氣泡在測(cè)試液浮力下難以排出的角落)中，導(dǎo)致首泡點(diǎn)誤判，在獲取圖像序列時(shí)會(huì)繼續(xù)開(kāi)啟超聲波，以驅(qū)使氣泡脫離死角并上浮。

10、在其中一些實(shí)施例中，在獲取測(cè)試液環(huán)境的圖像序列時(shí)，所述方法還包括：驅(qū)使目標(biāo)對(duì)象在測(cè)試液中轉(zhuǎn)動(dòng)，以使存在于所述目標(biāo)對(duì)象死角中的氣泡上浮。

11、本實(shí)施例還可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置驅(qū)使目標(biāo)對(duì)象在測(cè)試液中轉(zhuǎn)動(dòng)，以使氣泡脫離死角并上浮，避免了產(chǎn)生的氣泡存在于目標(biāo)對(duì)象的死角中無(wú)法上浮，導(dǎo)致首泡點(diǎn)誤判。

12、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：基于所述圖像序列獲取氣泡的光流場(chǎng)；過(guò)濾所述光流場(chǎng)的水平分量，提取所述光流場(chǎng)的豎直分量。

13、將計(jì)算得到的光流場(chǎng)按照水平和垂直方向進(jìn)行分解，并過(guò)濾掉水平方向的分量，以減少液體波紋和異物布朗運(yùn)動(dòng)對(duì)氣泡檢測(cè)的影響，避免水中波紋和顆粒被誤判為氣泡，提高氣泡檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

14、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：根據(jù)所述光流場(chǎng)，獲取所述氣泡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率；基于目標(biāo)對(duì)象上游氣體壓力設(shè)置活動(dòng)的氣泡運(yùn)動(dòng)速率閾值區(qū)間，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)速率閾值和所述運(yùn)動(dòng)速率確定所述像素點(diǎn)的顯示狀態(tài)。

15、通過(guò)光流場(chǎng)的豎直分量確定氣泡對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速率，基于運(yùn)動(dòng)速率獲知產(chǎn)生氣泡的孔徑大小，并通過(guò)不同的顯示狀態(tài)直觀展示孔徑大小，便于操作者理解和分析。

16、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：

17、基于預(yù)設(shè)劃分規(guī)則，在所述氣泡圖像的豎直方向上進(jìn)行區(qū)域劃分，得到至少兩個(gè)圖像區(qū)域；

18、基于各所述圖像區(qū)域的氣泡運(yùn)動(dòng)速率，設(shè)置不同所述圖像區(qū)域?qū)?yīng)的運(yùn)動(dòng)速率閾值。

19、將圖像分成多個(gè)區(qū)域，設(shè)置不同的運(yùn)動(dòng)速率閾值進(jìn)行校正，避免了氣泡上升高度不同導(dǎo)致準(zhǔn)確率降低的問(wèn)題。

20、在其中一些實(shí)施例中，所述顯示狀態(tài)包括：像素值、灰度值或像素點(diǎn)形狀。

21、通過(guò)不同的像素值、灰度值或像素點(diǎn)形狀等顯著區(qū)分方式，直觀的展示了孔徑大小。

22、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：

23、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：

24、在未達(dá)到預(yù)設(shè)初始?jí)毫﹂撝档那闆r下檢測(cè)到氣泡，則基于檢測(cè)到氣泡時(shí)的壓力值與預(yù)設(shè)預(yù)警分級(jí)機(jī)制，生成所述目標(biāo)對(duì)象氣密性不良的預(yù)警信息。

25、設(shè)置報(bào)警機(jī)制，對(duì)濾芯泄露或閥門(mén)氣密性不良做出實(shí)時(shí)預(yù)警，防止?jié)撛诘陌踩鹿剩岣吡嗽O(shè)備的安全性和可靠性。

26、在其中一些實(shí)施例中，獲取所述圖像序列的圖像采集設(shè)備選自：移軸相機(jī)和工業(yè)相機(jī)中任一種。

27、獲取圖像序列的圖像采集設(shè)備可以是移軸相機(jī)，也可以是傾斜擺放的工業(yè)相機(jī)。移軸相機(jī)通過(guò)傾斜鏡頭的方式來(lái)調(diào)整焦平面，使得攝影師可以選擇性地控制景深和焦平面的傾斜角度。傾斜擺放的工業(yè)相機(jī)和移軸相機(jī)，都可以將焦平面與調(diào)整至合適位置，使得產(chǎn)生的氣泡總會(huì)在某一時(shí)刻經(jīng)過(guò)該焦平面，從而通過(guò)單個(gè)圖像采集設(shè)備即可獲得氣泡的清晰成像。

28、第二方面，本技術(shù)還提供一種機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法在完整性測(cè)試中的應(yīng)用，所述目標(biāo)對(duì)象為濾芯或?yàn)V膜；向所述目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加逐漸增加的氣體壓力，根據(jù)所述首張含氣泡圖像對(duì)應(yīng)的采集時(shí)刻，確定所述采集時(shí)刻向所述目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加的氣體壓力。

29、本方法能夠在相同的條件下重復(fù)執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)，不受操作者疲勞或主觀判斷的影響，從而保證了檢測(cè)結(jié)果的一致性和可靠性。此外，通過(guò)鏡頭實(shí)時(shí)采集圖像，可以精確捕捉出現(xiàn)的第一個(gè)氣泡，從而實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)。

30、在其中一些實(shí)施例中，所述方法還包括：從所述圖像序列中獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)多個(gè)時(shí)間戳的目標(biāo)圖像，并確定各所述目標(biāo)圖像中的氣泡體積；

31、若所述氣泡體積差值在預(yù)設(shè)差值范圍內(nèi)，則判定所述目標(biāo)對(duì)象為穩(wěn)定出泡狀態(tài)；

32、獲取所述穩(wěn)定出泡狀態(tài)對(duì)應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)，根據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)，確定所述目標(biāo)對(duì)象的平均孔徑。

33、在氣壓大小相同時(shí)，若氣泡速率越大，則孔越大。根據(jù)穩(wěn)定出泡狀態(tài)時(shí)目標(biāo)圖像的時(shí)間戳，確定穩(wěn)定出泡狀態(tài)下目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加的氣體壓力，通過(guò)氣體壓力和氣泡運(yùn)動(dòng)速率確定孔徑大小。在穩(wěn)定出泡的情況下計(jì)算孔徑大小，提高了準(zhǔn)確率。

34、第三方面，本技術(shù)還提供一種機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法在密閉性測(cè)試中的應(yīng)用，所述目標(biāo)對(duì)象為封閉管道、封閉接頭、封閉閥門(mén)或封閉容器；向所述目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加恒定的預(yù)設(shè)氣體壓力，根據(jù)所述首張含氣泡圖像對(duì)應(yīng)的采集時(shí)刻，確定所述目標(biāo)產(chǎn)品在預(yù)設(shè)氣體壓力保壓下氣泡出現(xiàn)的時(shí)間。

35、通過(guò)該方法檢測(cè)氣密性，能夠捕捉到微小的氣泡變化，從而檢測(cè)到極微小的泄漏，提高了檢測(cè)的精度和靈敏度；另外，該方法適應(yīng)各種不同的檢測(cè)環(huán)境和對(duì)象，包括不同形狀、大小和材料的產(chǎn)品；進(jìn)一步的，通過(guò)調(diào)試焦平面的范圍該方法還可能精準(zhǔn)的識(shí)別泄露點(diǎn)。

36、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的氣泡檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：測(cè)試容器、加壓設(shè)備、圖像采集設(shè)備和信息處理設(shè)備，其中，

37、所述測(cè)試容器，內(nèi)部容納有測(cè)試液；

38、所述加壓設(shè)備，連接于目標(biāo)對(duì)象的上游側(cè)，以用于向浸入測(cè)試液的目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加氣體壓力；

39、所述圖像采集設(shè)備，用于獲取所述目標(biāo)對(duì)象和測(cè)試液環(huán)境的圖像序列，其中，所述圖像采集設(shè)備的焦平面與豎直面成大于0°的夾角；

40、所述信息處理設(shè)備，用于基于圖像識(shí)別算法對(duì)所述圖像序列進(jìn)行氣泡識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果判斷所述圖像序列中是否包含氣泡，以獲取首張含氣泡圖像；根據(jù)所述首張含氣泡圖像的時(shí)間戳，確定對(duì)應(yīng)時(shí)刻所述加壓設(shè)備施加的壓力。

41、通過(guò)獲取圖像序列進(jìn)行首泡點(diǎn)的檢測(cè)，避免了人工檢測(cè)誤差大，提高了首泡點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率。同時(shí)，圖像序列成像對(duì)應(yīng)的焦平面與豎直面成大于0°的夾角，使得產(chǎn)生的氣泡總會(huì)在某一時(shí)刻經(jīng)過(guò)圖像采集設(shè)備的焦平面，從而通過(guò)單個(gè)圖像采集設(shè)備即可獲得氣泡的清晰成像。

42、在其中一些實(shí)施例中，所述測(cè)試容器頂部設(shè)置有燈帶；

43、所述測(cè)試容器具有透明設(shè)置的第一側(cè)壁，所述圖像采集設(shè)置設(shè)于第一側(cè)壁側(cè)；所述測(cè)試容器具有與第一側(cè)壁正對(duì)設(shè)置的第二側(cè)壁，所述第二側(cè)壁具有遮光層。

44、在測(cè)試容器頂部設(shè)置有燈帶、第二側(cè)壁設(shè)遮光層，為圖像采集提供充足的光線，使得成像更為清晰，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

45、相比于相關(guān)技術(shù)，本技術(shù)實(shí)施例提供的基于機(jī)器視覺(jué)的氣泡識(shí)別方法，通過(guò)獲取測(cè)試液環(huán)境的圖像序列，目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)具有氣體空腔，圖像序列為向目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加氣體壓力時(shí)獲取的，圖像序列成像對(duì)應(yīng)的焦平面與豎直面成大于0°的夾角，基于圖像識(shí)別算法對(duì)圖像序列進(jìn)行氣泡識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果判斷圖像序列中是否包含氣泡，以獲取首張含氣泡圖像，根據(jù)首張含氣泡圖像的采集時(shí)刻，確定采集時(shí)刻向目標(biāo)對(duì)象上游側(cè)施加的氣體壓力，解決了首泡點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率低問(wèn)題。通過(guò)獲取圖像序列進(jìn)行首泡點(diǎn)的檢測(cè)，避免了人工檢測(cè)誤差大，提高了首泡點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率。圖像序列成像對(duì)應(yīng)的焦平面與豎直面成大于0°的夾角，使得產(chǎn)生的氣泡總會(huì)在某一時(shí)刻經(jīng)過(guò)圖像采集設(shè)備的焦平面，從而通過(guò)單個(gè)圖像采集設(shè)備即可獲得氣泡的清晰成像。