(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210757298.5 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 中科苏州智能计算 技术研究院 地址 215123 江苏省苏州市苏州工业园区 金鸡湖大道88号人工智能产业园D1单 元 (72)发明人 陈扬　张杰　顾宇浩　周壮壮　 (74)专利代理 机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 专利代理师 陈忠辉 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于结构光投影的快速缺陷检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于结构光投影的快速 缺陷检测方法， 使用投影仪对检测物体表面投影 光栅图像， 并基于光栅在缺陷处产生畸变的原 理， 增强物体表面缺陷的显著性， 并使相机可 以 有效获取到二维纹理缺陷与三维结构缺陷。 该检 测方法通过装置标定、 学习参数的准备阶段和图 像校正、 实时检测的工作阶段， 尤其学习参数阶 段对模板库进行离散化， 在实时检测时引入快速 归一化计算和模板匹配， 并籍此计算缺陷区域。 应用本发明该检测方法， 提升了对物体表面三维 缺陷的检测能力， 克服了外界环 境对缺陷检测功 能的影响； 特别采用一维的离散模板快速匹配 发， 大幅缩 减了计算量， 显著提高了 检测速度。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115184362 A 2022.10.14 CN 115184362 A 1.一种基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 基于由投影仪、 相机和计算机构成的检 测装置实现， 并以光 栅为结构光， 其特 征在于包括： S1、 装置标定， 通过计算投影仪成像区域与理想坐标的映射关系， 将倾斜的光栅图像区 域映射到理想坐标系中， 得到与Y轴平行的光 栅图像； S2、 学习参数， 使用不同材质表面的样品通过投射及取景范围， 并通过投影仪对场景投 射正弦光栅条纹， 学习包括模板特 征、 噪声阈值、 缺陷 阈值、 背景亮度阈值的图案特 征； S3、 图像校正， 在工作阶段利用装置标定步骤所得映射关系， 将相机输入的倾斜光栅图 像校正为相对光 栅的条纹方向垂直的理想光 栅图像； S4、 实时检测， 向计算机输入图像校正后的理想光栅图像， 并由计算机基于用户对缺陷 的定义， 对输入图像分割目标、 检测缺陷并分析缺陷， 其中检测缺陷包括快速归一化、 快速 模板匹配和计算缺陷区域三部分， 对误差区域图像， 分析输出包含符合用户需求的全部缺 陷信息的图像。 2.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 学习参数中 所述模板特征为获取无缺陷的待检物体表面图案， 通过图像处理算法提取出不同相位、 不 同周期的归一 化正选波形、 并组成模板库； 所述噪声阈值为计算无缺陷的表面图像中每一段数据于模板库中全部模板的平均绝 对误差 ， 其中 为模板向量，  为图像向量； 所述缺陷阈值得自于将带有缺陷的表面图像与模板库的模板进行匹配， 并计算图像中 所有数据段的匹配误差、 从小到大排序后自定义设置的取值个数； 所述背景亮度阈值为对待检产品的背景材质投影全亮的图案， 并取背景材质图像的亮 度平均值所 得； 所述测量 参数表示图像坐标与真实世界的对应关系。 3.根据权利要求2所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 还包括对模 板库进行离 散化， 离散化程度与模板的周期相关。 4.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 实时检测中 所述分割目标为基于背景亮度阈值 提取目标区域， 并对目标区域作边 缘拟合。 5.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 实时检测中 所述快速归一化， 通过计算光栅图像的每一段向量在一个周期内的最低值与最高值， 计算 公式为： ， 其中 为归一化的图像向量， 为图像数据向 量， 为图像数据向量的最大值， 为图像数据向量的最小值。 6.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 实时检测中 所述快速模板匹配， 模板匹配过程包括： S41、 对归一化光栅图像、 目标区域图像在Y方向上降采样， 获取初始化模板索引； S42、 一维快速模板匹配， 自目标区域 图像的第一行、 第一列起， 向右、 向下寻找一个周 期的图像向量； S43、 基于当前图像向量进行模板匹配， 从三种周期的模板库中， 根据最小的匹配误差权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184362 A 2选取最佳的匹配模板； S44、 基于目标区域图像寻找下一段图像数据， 如找到则进入S43， 否则转入S45； S45、 完成降采样模板匹配过程， 生成降采样的模板图像； S46、 基于插值方法， 在Y方向上提 高降采样模板图像的分辨率， 生成原分辨率的模板图 像。 7.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 基于模板图 像与归一化图像计算缺陷误差图像， 并基于学习参数阶段提取的缺陷阈值， 对缺陷误差图 像阈值化， 生成误差区域图像。 8.根据权利要求1所述基于结构光投影的快速缺陷检测方法， 其特征在于： 分析缺陷， 采用连通域分析算法提取缺陷信息的连通域特征， 并基于测量参数将连通域特征转换至真 实世界的缺陷量化表征， 基于预设的缺陷参数， 过滤并输出待检产品表面符合用户定义的 缺陷量化表征或图像表征。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184362 A 3