一种烟盒表面缺陷光学无损检测方法及系统与流程

本发明涉及机器视觉检测，具体而言，涉及一种烟盒表面缺陷光学无损检测方法及系统。

背景技术：

1、在高端装备制造产业的自动化生产线中，为了对表面具有烫金、镀膜等局部高反光装饰的烟盒进行非接触式无损在线缺陷检测，通常采用多角度偏振光源结合光谱分析技术进行光学成像，并利用动态补偿模型加载预先标定好的补偿参数对偏振图像进行区域性补偿，随后通过多尺度图像融合算法生成高对比度图像以触发缺陷判断。然而，在实际对带有大面积烫金图案的烟盒进行在线检测时，由于机械振动和来料位置公差，烟盒在传送带上往往会发生亚毫米级的空间位姿偏移。这种物理位移导致烟盒上烫金图案的实际物理边界与动态补偿模型中预设的补偿分区边界在空间上无法完全重合。当烫金区域的物理边界偏移至预设的高补偿分区之外，落入相邻的低补偿分区时，动态补偿模型在材质交界处会对这些边界条带像素错误匹配较低的消光系数。这种补偿参数的空间跳变使得局部强烈反光未被有效压制，在图像上形成了异常的高亮条带伪影。现有基于离线固定标定分区的补偿方式难以动态感知并适应这种实时的微小物理偏移，导致多尺度图像融合算法在处理高频细节时，会将该高亮伪影当作具有明显边缘特征的信号进行保留和增强，使得合格烟盒表面的正常烫金边缘被错误识别为线状假缺陷，从而导致合格品被误判剔除。因此，在自动化产线对带有局部高反光图案的烟盒进行偏振光谱检测时，当烟盒因传输抖动发生空间位姿偏移导致材质物理边界与预设补偿分区边界错位，动态补偿模型对边界像素错配消光系数会造成局部反光未被压制而形成高亮伪影，进而被融合算法增强为假缺陷，导致检测准确率下降，这是目前亟待解决的技术问题。

2、针对上述问题，现有技术亟需改进。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种烟盒表面缺陷光学无损检测方法及系统，旨在解决因烟盒空间位姿偏移导致材质边界与预设补偿分区边界错位，进而引起高亮伪影并导致合格品误判的技术问题，能够实时感知烟盒物理边界偏移，通过动态生成条带过渡区域并进行像素级参数修正，有效消除材质边界错位带来的高亮伪影，显著提升检测系统的鲁棒性与准确率。

2、第一方面，本发明提供了一种烟盒表面缺陷光学无损检测方法，包括以下步骤：

3、s1.获取当前帧图像中待测烟盒的实际材质边界；

4、s2.通过将所述实际材质边界与预设的补偿分区边界进行比对，识别边界错位区域，并基于所述边界错位区域，确定边界条带过渡区域；所述边界条带过渡区域用于修正所述边界错位区域；

5、s3.针对所述边界条带过渡区域，根据所述边界条带过渡区域内像素点到所述实际材质边界的空间距离，计算每个像素点的动态补偿参数，并基于所述动态补偿参数进行补偿修正，得到所述边界条带过渡区域修正后的补偿图像；

6、s4.根据修正前的所述边界条带过渡区域内像素点的分布特征，生成置信度权重映射图；

7、s5.基于修正后的补偿图像和所述置信度权重映射图，通过重建图像，得到最终检测图像，并利用所述最终检测图像，检测待测烟盒的表面缺陷。

8、本发明提供的烟盒表面缺陷光学无损检测方法，具有能够动态感知并适应烟盒在传输过程中产生的微小物理位姿偏移，有效消除因材质边界与补偿分区边界错位而产生的高亮条带伪影，从而显著降低合格品误判率，提高检测准确率的优点。

9、优选方案，所述实际材质边界包含不同材质交界位置的像素级坐标。

10、进一步优选方案，步骤s1中的具体步骤包括：

11、s11.采集待测烟盒的多偏振态图像；

12、s12.基于所述多偏振态图像，计算总光强图像和偏振度图像；

13、s13.基于表征局部材质差异的自适应权重，通过对所述总光强图像和所述偏振度图像的梯度信息进行加权融合，生成综合梯度场；

14、s14.对所述综合梯度场进行边缘检测，并通过对边缘检测结果进行亚像素级定位，得到所述实际材质边界的像素级坐标。

15、优选方案，步骤s2中，通过将所述实际材质边界与预设的补偿分区边界进行比对，识别边界错位区域的具体步骤包括：

16、s21.计算所述实际材质边界上各采样点到所述补偿分区边界的最短欧氏距离，并将所述最短欧氏距离与预设的容忍阈值进行对比，识别所述边界错位区域。

17、优选方案，步骤s2中，基于所述识别边界错位区域，确定边界条带过渡区域的具体步骤包括：

18、s22.计算所述边界错位区域的平均法向偏移量，并基于所述平均法向偏移量，以所述实际材质边界为中心，通过向宽度两侧扩展，得到所述边界条带过渡区域。

19、优选方案，所述空间距离为有向符号距离。

20、进一步的优选方案，步骤s3中，根据所述边界条带过渡区域内像素点到所述实际材质边界的空间距离，计算每个像素点的动态补偿参数的具体步骤包括：

21、s31.根据所述边界条带过渡区域内像素点到所述实际材质边界的有向符号距离，通过构建映射函数，得到每个像素点的补偿权重；

22、s32.基于所述补偿权重，结合高反光区域和普通区域的预设补偿系数，计算每个像素点的动态补偿参数。

23、优选方案，所述置信度权重映射图包含所述边界条带过渡区域内各像素点的缺陷触发置信度权重。

24、进一步的优选方案，步骤s4中的具体步骤包括：

25、s41.获取所述边界条带过渡区域内各像素点的局部梯度幅值和局部梯度方向，以及获取所述实际材质边界的法线方向；

26、s42.根据所述局部梯度幅值、所述局部梯度方向与所述实际材质边界的法线方向的相对关系，确定所述边界条带过渡区域内各像素点的缺陷触发置信度权重，并基于所述缺陷触发置信度权重，生成所述置信度权重映射图。

27、第二方面，本发明提供了一种烟盒表面缺陷光学无损检测系统，包括：

28、获取模块，用于获取当前帧图像中待测烟盒的实际材质边界；

29、识别模块，用于通过将所述实际材质边界与预设的补偿分区边界进行比对，识别边界错位区域，并基于所述边界错位区域，确定边界条带过渡区域；所述边界条带过渡区域用于修正所述边界错位区域；

30、补偿模块，用于针对所述边界条带过渡区域，根据所述边界条带过渡区域内像素点到所述实际材质边界的空间距离，计算每个像素点的动态补偿参数，并基于所述动态补偿参数进行补偿修正，得到所述边界条带过渡区域修正后的补偿图像；

31、生成模块，用于根据修正前的所述边界条带过渡区域内像素点的分布特征，生成置信度权重映射图；

32、重建模块，用于基于修正后的补偿图像和所述置信度权重映射图，通过重建图像，得到最终检测图像，并利用所述最终检测图像，检测待测烟盒的表面缺陷。

33、由上可知，本发明提供的烟盒表面缺陷光学无损检测方法，通过引入动态边界感知与补偿机制，在获取烟盒实际材质边界的基础上，通过比对预设的补偿分区边界，精准识别因位姿偏移产生的边界错位区域，并构建过渡条带。通过基于有向符号距离对过渡区域进行动态补偿修正，消除了由于材质交界处补偿系数跳变导致的高亮伪影。同时，结合像素级置信度权重映射，对融合后的检测图像进行过滤，从根本上解决了烟盒传输抖动导致的高亮假缺陷误判问题，确保了对带有复杂烫金图案烟盒的精准检测，大幅提升了自动化产线的成品合格率。

34、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。