計算成像助力2.5D缺陷檢測

機器視覺是一個新興且不斷迭代發展的行業，近年來行業內陸續推出了不同角度照明方案、分時頻閃成像方案、光譜成像、3D成像等方案，仍然存在難以檢測的缺陷類型。如凹凸特征檢測并有效識別其特征大小，棱邊缺陷檢測，有感、無感劃痕區分，兼容所有特征的檢測等。這些難題，成為了行業內一直難以攻克的問題。 針對這些挑戰，沃德普推出了計算成像系統，其中包含了悟空相位成像系統（圖（1））和線掃光度立體成像系統（圖（2））。這兩個系統均利用特殊光場照明，并利用圖像信息增強的新技術，助力解決以上難題。

悟空相位成像系統，通過拍攝獲取多張圖像序列，每個都有不同的照明或光學配置，從每個圖像中提取數據并進行組合，獲取圖像中任意位置特征均呈現出來的圖像，并進行計算成像。悟空相位成像系統可兼容不同方向的瑕疵成像、及提供2.5D缺陷成像，實現一次采集，完成待檢產品的不同形態瑕疵呈現，可以應用在反光產品的表面瑕疵高速檢測中。

線掃光度立體成像系統，是指捕獲多個圖像，利用圖像處理生成更好的輸出圖像，具有單一鏡頭圖像無法提供或兼容的特征。該方案的原理是用重建出物體表面的法向量，以及物體不同表面點的反射率來復原陰影部分，因此只需要采集四張由不同方向的光照射物體的圖像。該方案主要用于檢測非反光產品表面2.5D缺陷，支持高速在線檢測。

圖（1）悟空相位成像系統示意圖

圖（2）線掃光度立體成像系統示意圖

本文主要介紹悟空相位成像系統，如下圖（3）為常規方案拍攝劃痕、臟污及氣泡的成像效果，面對細微瑕疵，難以對特征進行處理和提取。圖（4）為悟空相位成像系統提供的效果圖，可以呈現上述難以成像的特征，簡化后期的算法處理難度。

圖（3） 常規方案

圖（4） 相位方案

線掃檢測中，通過相位線陣光源輸出高頻信號給線掃相機，將圖像數據直接傳至圖像預處理器，并處理獲得對應的八張相位原圖和六張預處理效果圖。六張預處理器效果圖包含形狀圖1、形狀圖2、鏡面反射圖、光澤比圖、漫反射圖、標準圖，可分別對圖像具有2.5D凹凸的特征、細小劃傷、臟污異物、產品輪廓定位進行提取。

悟空相位成像系統提供圖像調節功能，可對預處理后的圖像進行二次調節，利于對特征對比度或輪廓的增強，如下圖5~7所示。

圖（5）相位原圖X1

圖（6）形狀圖1-調參前

圖（7）形狀圖1-調參后

此外，該系統還可以區分有感和無感的特征，即有深度和無深度的信息，將背景干擾信息過濾，提取用戶所需的特征，如下圖8~10所示。

圖（8）相位原圖X1

圖（9）相位原圖Y1

圖（10）形狀圖1

面對被測產品表面不夠光滑，或具有反光方向性的情況，相位成像系統還可通過調節光源角度、光斑正弦性周期、亮度來適配效果，如下圖11~12。

圖（11）相位常規方案-無相位效果，預處理效果不佳

圖（12）相位調整方案-有相位效果，可輸出效果

  目前，該系統主要應用于鋰電的鋁殼電池、藍膜電池的劃痕和氣泡檢測；產品為高反光產品的凹凸點、壓痕檢測，推薦使用線掃相位成像方式；如果產品是磨砂等非光滑面，推薦使用線掃光度立體成像方式，或其它檢測方式。  總的來說，無論是悟空相位成像系統還是線掃光度立體成像系統，都是為了解決機器視覺行業中的難題而推出的解決方案。通過這些先進的技術和設備，沃德普可以更好地應對各種復雜的檢測任務，提高生產效率和產品質量。