一种基于多视角成像的倒扣塑件脱模损伤检测方法及系统与流程

本发明属于视觉图像处理，具体涉及一种基于多视角成像的倒扣塑件脱模损伤检测方法及系统。

背景技术：

1、倒扣塑件完成脱模后，通常利用设置于不同方位的成像装置取得多视角图像，并通过固定夹具、塑件轮廓、结构特征或定位标记确定塑件在各图像中的位置。各视角图像经亮度校正、去噪、边缘增强或几何校正后，与合格塑件图像进行外观比较或输入损伤分类模型，以识别划伤、撕裂、缺损等表面异常。多个成像视角的检测结果通常采用独立判断、固定优先级、结果投票或图像平面位置近似匹配进行合并。

2、倒扣塑件的表面方向变化明显，并在脱模方向上存在局部遮挡和几何阻挡，同一实体损伤在不同成像视角中的可见程度、投影形态和异常响应存在差异。按照整幅图像质量、固定相机方位或预设检测区域选择成像视角，不能反映具体表面位置的投影面积、表面朝向、遮挡状态、清晰度和曝光状态，容易使局部损伤在相应图像中被压缩、遮挡或失真。

3、不同成像视角中的候选异常区域采用各自的图像像素坐标表示，受到透视投影、表面曲率、位姿偏差和局部遮挡影响，同一实体异常难以准确对应，可能产生重复输出、错误合并或结果冲突。正常纹理、局部反光、污染和加工痕迹也可能形成明显图像差异，仅依据外观差异或通用图像特征难以区分脱模损伤与非脱模异常，并且在成像信息不足或不同视角结果冲突时，缺少控制确定性检测结果输出的依据。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于多视角成像的倒扣塑件脱模损伤检测方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于多视角成像的倒扣塑件脱模损伤检测方法，包括以下步骤：

3、s1：基于倒扣塑件的三维设计模型和脱模方向划分表面单元，建立倒扣表面坐标系，并将合格多视角图像映射至倒扣表面坐标系，形成合格表面基准；

4、s2：依据多视角成像标定参数，对待测倒扣塑件的待测多视角图像与三维设计模型进行位姿配准，将各表面单元投影至待测多视角图像，形成表面单元图像集合；

5、s3：根据表面单元在各成像视角下的几何可见状态和局部成像状态，确定各表面单元的主视角和有效辅助视角，形成有效视角关系；

6、s4：对有效视角关系对应的局部图像进行成像校正并与合格表面基准比较，提取候选异常区域，将候选异常区域映射至倒扣表面坐标系，形成表面异常信息；

7、s5：根据实体位置对应关系和异常形态连续关系，对表面异常信息进行跨视角关联，并利用有效视角关系对关联结果进行融合，形成多视角异常表征；

8、s6：基于多视角异常表征以及多视角异常表征与倒扣边界和脱模方向之间的空间关系，利用脱模损伤识别模型进行损伤识别，并根据跨视角一致程度校验识别结果，形成脱模损伤检测结果。

9、优选地，根据局部表面法向与脱模方向之间的夹角关系以及沿脱模方向的几何阻挡关系确定局部拔模状态和倒扣边界，沿倒扣边界、模型棱边、曲率突变线和表面拓扑分界线划分表面单元；采用表面单元编号和单元内局部坐标表示塑件外表面位置，建立单元内局部坐标与三维设计模型坐标之间的转换关系及相邻表面单元之间的位置对应关系；将合格多视角图像中的有效图像信息映射至倒扣表面坐标系，根据多件合格样本在同一表面位置的外观统计结果形成包括正常外观表征、正常波动范围、有效参考视角和参考成像质量的合格表面基准。

10、优选地，根据投影面积、观察夹角和遮挡比例确定各成像视角的几何可见状态，根据局部清晰度、曝光状态和有效纹理保持程度确定局部成像状态；排除不满足几何有效性条件或局部成像有效性条件的成像视角，将其余成像视角的状态评价结果组合为视角质量值；将视角质量值最大的成像视角确定为主视角，将达到辅助视角条件并能够提供不同观察方向或补充表面覆盖范围的成像视角确定为有效辅助视角。

11、优选地，从表面单元图像集合中提取主视角和有效辅助视角对应的局部图像，利用稳定表面位置、邻接表面单元或成像标定区域确定成像校正参数；将校正后的局部图像转换至倒扣表面坐标系，与合格表面基准中的同一实体位置进行颜色或灰度、局部梯度、边缘结构和纹理比较，形成表面差异响应；根据正常波动范围和实体表面邻接关系提取候选异常区域，形成包括实体位置、实体覆盖范围、差异响应、异常形态、主延伸方向、成像视角和视角质量值的表面异常信息。

12、优选地，根据不同成像视角中候选异常区域的实体覆盖范围重叠关系或相邻表面单元连接关系确定位置关联，根据主延伸方向、边界走向、差异响应分布和局部纹理变化确定异常形态连续关系；将同时满足位置关联和异常形态连续关系的候选异常区域划分为同一多视角异常组，将不能与其他成像视角的候选异常区域建立关联的候选异常区域保留为单视角异常组。

13、优选地，根据视角质量值以及由局部投影尺度、位姿配准误差和表面坐标映射误差确定的表面映射可靠度，确定各成像视角的融合权重；利用融合权重对同一实体表面位置的表面差异响应进行融合，形成融合异常证据、融合异常区域及融合异常区域的实体覆盖范围、主延伸方向和融合局部特征；根据各成像视角中的候选异常区域与融合异常区域之间的位置、形态和异常响应关系确定跨视角一致程度，其中，不能有效观察对应实体表面位置的成像视角不作为否定证据。

14、优选地，根据表面单元的邻接关系确定融合异常区域与倒扣边界之间的表面距离以及融合异常区域位于正常拔模侧、倒扣侧或跨越倒扣边界的位置状态；将脱模方向投影至融合异常区域所在表面的切平面，形成局部脱模方向，并确定主延伸方向与局部脱模方向之间的方向关系；将表面距离、位置状态和方向关系与融合异常证据、融合局部特征、有效视角信息和跨视角一致程度组合为脱模损伤候选表征。

15、优选地，将包括融合异常证据、融合异常区域的边界和倒扣边界的表面证据图，以及包括实体覆盖范围、位置状态、方向关系、有效视角信息、跨视角一致程度和特征有效性标识的数值特征输入脱模损伤识别模型；脱模损伤识别模型分别编码表面证据图和数值特征，融合形成的表面空间特征和数值关系特征，输出非脱模异常及各脱模损伤类别的类别概率。

16、优选地，根据有效成像视角的数量、视角质量值和观察方向差异确定视角证据完整度，其中，将观察方向相同的有效成像视角归入同一观察方向组，并以组内最高视角质量值表示对应观察方向的有效证据；根据模型识别置信度、跨视角一致程度和视角证据完整度确定结果可信度；在类别概率最大的模型候选类别属于脱模损伤类别、结果可信度满足输出条件且不存在成像信息不足或跨视角冲突时，形成脱模损伤检测结果；在视角证据不足、存在成像信息不足或发生跨视角冲突时，将对应表面位置和异常范围确定为待复核区域。

17、本发明提供的又一技术方案：一种基于多视角成像的倒扣塑件脱模损伤检测系统，包括：

18、表面基准构建模块，用于划分表面单元，建立倒扣表面坐标系并形成合格表面基准；

19、成像配准模块，用于对待测多视角图像与三维设计模型进行位姿配准，并形成表面单元图像集合；

20、视角评价模块，用于确定各表面单元的主视角和有效辅助视角，形成有效视角关系；

21、异常提取模块，用于校正对应的局部图像并与合格表面基准比较，形成表面异常信息；

22、异常融合模块，用于对表面异常信息进行跨视角关联和融合，形成多视角异常表征；

23、损伤识别模块，用于根据多视角异常表征以及多视角异常表征与倒扣边界和脱模方向之间的空间关系进行损伤识别和结果校验，形成脱模损伤检测结果或待复核区域。

24、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

25、本发明基于倒扣塑件的三维设计模型和脱模方向建立倒扣表面坐标系及合格表面基准，通过位姿配准将不同成像视角中的局部图像对应至具体表面单元，依据局部可见状态选择有效成像视角，并在统一实体表面位置上完成异常提取、跨视角关联、异常融合和脱模损伤识别。上述处理使不同图像坐标中的分散异常证据转换为具有确定实体位置和空间关系的多视角异常表征，减少表面方向变化、局部遮挡和视角差异对检测结果的影响，并根据证据状态形成脱模损伤检测结果或待复核区域。

26、本发明针对各表面单元分别评价投影面积、观察方向、遮挡状态、局部清晰度和曝光状态，排除不能有效反映对应表面状态的成像视角，并确定主视角和有效辅助视角。由此，成像视角的适用范围由固定相机方位转换为与具体实体表面位置对应的局部有效范围，使承担主要检测作用的局部图像保持必要的投影尺度、可见范围和表面信息，有效辅助视角提供不同观察方向或补充覆盖，减少倒扣表面因投影压缩、几何遮挡、失焦或曝光异常形成的异常漏失和失真响应。

27、本发明利用倒扣表面坐标系将各有效成像视角中的候选异常区域转换为统一的实体位置表达，根据实体位置对应关系和异常形态连续关系建立跨视角关联，并根据视角质量和表面映射可靠度调节不同成像视角的融合贡献。相应处理使同一实体损伤在不同图像中的投影位置和形态变化能够按照表面拓扑关系进行对应，使位置连续且形态一致的异常证据合并为统一的融合异常区域，同时保留不能可靠关联的单视角异常状态，从而减少同一损伤的重复输出以及相邻无关异常的错误合并，并使形成的实体覆盖范围和融合异常证据与各成像视角的实际观察能力相匹配。

28、本发明确定融合异常区域与倒扣边界之间的表面距离和位置状态，并将脱模方向转换为对应表面切平面内的局部脱模方向，使异常主延伸方向与脱模作用方向建立空间对应；进一步将相应空间关系与融合异常证据、融合局部特征、有效视角信息和跨视角一致程度共同用于脱模损伤识别。由此，损伤判断同时受到异常外观、倒扣结构位置、异常延伸状态和多视角显现状态的约束，能够区分脱模作用形成的损伤与正常纹理、反光、污染及其他非脱模异常。根据模型识别置信度、跨视角一致程度和视角证据完整度校验识别结果，还能够在成像信息不足或不同视角异常信息发生冲突时阻止确定性损伤结果输出，并将对应区域转入复核。