面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法及系统与流程

本申请涉及工业机器视觉，更具体地，涉及一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法及系统。

背景技术：

1、在现代工业制造中，对各类工件表面缺陷的精准检测是产品质量控制的关键环节。然而，工业缺陷检测场景面临的挑战日益复杂：待检工件的几何形态和空间朝向千变万化，加之不同工件材质（如金属件、喷涂件、塑胶件、橡胶件、复合材料等）的表面光学特性差异显著。例如，金属件容易产生强镜面反射，喷涂件容易受到环境杂散光影响，黑色橡胶和深色塑料容易出现暗区细节不足，而透明件或半透明件又可能出现复杂透反射现象，这些都使得缺陷的成像和识别极具挑战性。

2、现有缺陷检测视觉系统通常采用单一或少数几种固定照明方式，配合固定的相机曝光参数进行成像。这种方案难以适应上述多样化的工况。具体而言：

3、适应性差：单一照明方式和固定曝光无法兼顾不同材质及不同几何朝向对光照的响应差异，难以有效区分真实缺陷与背景噪声（如镜面反射、材质纹理）。

4、缺陷显现能力有限：划伤、凹坑、裂纹、脏污、涂层不均等各类表面缺陷，对照明方向、波段、强度、时序以及相机曝光设置极为敏感。某种照明方式可能适合增强特定缺陷（如划伤），却可能削弱其他缺陷（如涂层纹理），导致缺陷显现效果不佳，甚至漏检。

5、伪特征干扰：传统成像方式缺乏对光线传播路径的深度感知，难以有效抑制因镜面反射、高光溢出等产生的“伪缺陷”特征，影响检测的鲁棒性和准确性。

6、多任务兼顾困难：在需要同时完成定位、测量、识别和多类型缺陷检测的复杂任务中，单一的成像参数难以满足所有需求，导致系统性能受限。

7、近年来，光场相机以其独特的优势引起了广泛关注。光场相机能够在单次采集中同时记录空间信息和角度信息，生成多个子孔径视图，这些子视图之间所体现的亮度分布、纹理变化、高光迁移和边缘稳定性等信息，为判别表面反射特征、法线变化和缺陷显现方式提供了更丰富的数据维度。然而，单纯的光场相机成像或现有照明调节手段仍不足以解决所有问题。当前技术挑战在于，尚缺乏一种有效的机制，能够将光场相机获取的多视角信息与多个可程序化控制亮度、波段、照射方向及时序的可调光源进行深度联动与自适应优化。这种缺乏智能化、自适应协同优化能力的现状，导致在复杂多变的工业缺陷检测场景中，难以根据工件材质、形状、表面法线朝向以及多样化的检测任务需求，自动寻找到最优的成像与照明参数组合，从而严重影响了缺陷的显现对比度与检测稳定性。

8、因此，现阶段急需研发一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法及系统以解决上述存在技术问题。

技术实现思路

1、本申请的一个目的是提供一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法及系统的新技术方案。

2、根据本申请的第一方面，提供了一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，所述方法包括：

3、获取光场相机、待检工件以及各可调光源的实时空间位姿数据，并基于所述实时空间位姿数据、当前检测任务信息中所述待检工件的材质信息及目标缺陷类型，构建描述所述待检工件表面关键区域的几何形态、光学特性及目标缺陷特征的几何约束模型；

4、根据所述几何约束模型、所述目标缺陷类型及预设配方库中的历史检测配方，对所述光场相机的成像参数与各所述可调光源的照明参数进行设置，以得到初始配置参数；

5、控制所述光场相机与各所述可调光源同步联动，通过所述光场相机获取所述待检工件的原始光场图像数据；

6、基于所述几何约束模型，从所述原始光场图像数据中提取反映目标缺陷显现程度和反射伪特征的多视角评价特征向量；

7、基于所述多视角评价特征向量，构建联合优化目标函数，并利用所述联合优化目标函数对所述初始配置参数进行迭代优化，以获取使目标缺陷对比度最大化且反射伪特征最小化的最优协同调节参数。

8、根据本申请的第二方面，提供了一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法系统，所述系统包括：

9、第一处理模块，被配置为，获取光场相机、待检工件以及各可调光源的实时空间位姿数据，并基于所述实时空间位姿数据、当前检测任务信息中所述待检工件的材质信息及目标缺陷类型，构建描述所述待检工件表面关键区域的几何形态、光学特性及目标缺陷特征的几何约束模型；

10、第二处理模块，被配置为，根据所述几何约束模型、所述目标缺陷类型及预设配方库中的历史检测配方，对所述光场相机的成像参数与各所述可调光源的照明参数进行设置，以得到初始配置参数；

11、第三处理模块，被配置为，控制所述光场相机与各所述可调光源同步联动，通过所述光场相机获取所述待检工件的原始光场图像数据；

12、第四处理模块，被配置为，基于所述几何约束模型，从所述原始光场图像数据中提取反映目标缺陷显现程度和反射伪特征的多视角评价特征向量；

13、第五处理模块，被配置为，基于所述多视角评价特征向量，构建联合优化目标函数，并利用所述联合优化目标函数对所述初始配置参数进行迭代优化，以获取使目标缺陷对比度最大化且反射伪特征最小化的最优协同调节参数。

14、根据本申请的第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述本申请第一方面所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法中的步骤。

15、根据本申请的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述本申请第一方面所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法中的步骤。

16、根据本申请公开的一个实施例，本申请的一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法及系统具有如下有益效果：

17、本申请提供的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，首先基于工件位姿、材质及缺陷类型构建几何约束模型，实现工况精准先验建模；之后结合历史配方与缺陷特征快速完成相机、光源初始参数配置，提升配参效率与工况适配性；然后通过相机与多光源同步联动采集多视角原始光场图像，完整保留有效成像信息，最后，基于几何约束模型提取缺陷显现与反射伪特征的多视角评价特征向量，精准区分真实缺陷与镜面反射伪影，以及通过构建双目标联合优化函数迭代求解最优协同参数，在最大化缺陷成像对比度的同时抑制高光漂移等伪干扰，有效提升复杂材质、复杂姿态工件的缺陷检测精度与系统鲁棒性。

1.一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，所述构建描述所述待检工件表面关键区域的几何形态、光学特性及目标缺陷特征的几何约束模型，具体包括：

3.根据权利要求1所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，所述对所述光场相机的成像参数与各所述可调光源的照明参数进行设置，得到初始配置参数，具体包括：

4.根据权利要求1所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，所述多视角评价特征向量由缺陷显现评价特征和多视角抑伪特征构成，所述缺陷显现评价特征用于表征缺陷在多视角下的空间分布与对比度差异，所述多视角抑伪特征用于表征光场成像中的伪影与高光干扰，所述多视角评价特征向量中各特征分量的权重根据所述目标缺陷类型进行动态分配，以实现对不同缺陷形态的自适应特征增强。

5.根据权利要求1所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，所述联合优化目标函数采用两阶段协同优化策略，具体包括：

6.根据权利要求4所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，在迭代优化过程中，通过动态调整所述联合优化目标函数中各特征项的权重系数来执行协同调节决策，具体包括：

7.根据权利要求1所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至7中任一项所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法中的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的面向缺陷检测的光场成像与光源协同调节方法中的步骤。