一种表面划痕检测方法、系统、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及机器视觉检测技术领域，尤其涉及一种表面划痕检测方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

随着锂电池需求的持续增加，用户对锂电池的质量要求也越来越高。

在锂电池实际的生产过程中，由于设备动作局限性，表面划痕难以避免，划痕缺陷的形式多样，不同形式的划痕对产品质量影响也各不相同，因此很有必要对锂电池的表面进行检测，以保证有效检出存在表面划痕的锂电池，确保产品出厂良率。

以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

发明内容

本发明提供一种表面划痕检测方法、系统、计算机设备及存储介质，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种表面划痕检测方法，所述方法包括：

采集产品表面的3D点云图像，并对所述3D点云图像进行图像采样；

对所述3D点云图像进行局部平面校正；

将所述3D点云图像转换成2D灰度图像；

利用B l ob算法对所述2D灰度图像中不同灰度区间的划痕区域进行定位；

对所述3D点云图像中与定位的划痕区域对应的目标区域进行高度检测，得到目标区域的高度信息；

根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，所述采集产品表面的3D点云图像，并对所述3D点云图像进行图像采样的步骤包括：

采集产品表面的3D点云图像；

对所述3D点云图像进行线性采样。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，所述对采样后的3D点云图像进行局部平面校正的步骤包括：

在采样后的3D点云图像中循环选取特征锚点，并对周围区域高度信息进行分析，以局部校正平面。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，所述将3D点云图像转换成2D灰度图像的步骤为：

将3D点云图像的高度信息转换成2D灰度图像的65535个不同灰度值，其中，一个灰度值对应一个固定高度值。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，所述对所述3D点云图像中与定位的划痕区域对应的目标区域进行高度检测，得到目标区域的高度信息的步骤包括：

根据定位的划痕区域的特征信息在所述3D点云图像中进行特征匹配，以确定对应的目标区域；

对所述目标区域进行高度测量，得到目标区域的高度信息。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，所述根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域的步骤包括：

依次判断所述3D点云图像中的目标区域的高度信息是否落在设定的高度区域范围内；

若是，则将当前次判断的目标区域确定为真实划痕区域；

若否，则将当前次判断的目标区域确定为正常区域并剔除。

进一步地，所述表面划痕检测方法中，在所述根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域的步骤之前，所述方法还包括：

根据产品的表面划痕资料设定高度区域范围。

第二方面，本发明提供一种表面划痕检测系统，所述系统包括：

图像采集模块，用于采集产品表面的3D点云图像，并对所述3D点云图像进行图像采样；

平面校正模块，用于对所述3D点云图像进行局部平面校正；

图像转换模块，用于将所述3D点云图像转换成2D灰度图像；

划痕定位模块，用于利用B l ob算法对所述2D灰度图像中不同灰度区间的划痕区域进行定位；

高度检测模块，用于对所述3D点云图像中与定位的划痕区域对应的目标区域进行高度检测，得到目标区域的高度信息；

划痕筛选模块，用于根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述图像采集模块具体用于：

采集产品表面的3D点云图像；

对所述3D点云图像进行线性采样。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述平面校正模块具体用于：

在采样后的3D点云图像中循环选取特征锚点，并对周围区域高度信息进行分析，以局部校正平面。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述图像转换模块具体用于：

将3D点云图像的高度信息转换成2D灰度图像的65535个不同灰度值，其中，一个灰度值对应一个固定高度值。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述高度检测模块具体用于：

根据定位的划痕区域的特征信息在所述3D点云图像中进行特征匹配，以确定对应的目标区域；

对所述目标区域进行高度测量，得到目标区域的高度信息。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述划痕筛选模块具体用于：

依次判断所述3D点云图像中的目标区域的高度信息是否落在设定的高度区域范围内；

若是，则将当前次判断的目标区域确定为真实划痕区域；

若否，则将当前次判断的目标区域确定为正常区域并剔除。

进一步地，所述表面划痕检测系统中，所述方法还包括范围设定模块，用于：

在所述根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域的步骤之前，根据产品的表面划痕资料设定高度区域范围。

第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的表面划痕检测方法。

第四方面，本发明提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令由计算机处理器执行，以实现如上述第一方面所述的表面划痕检测方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种表面划痕检测方法、系统、计算机设备及存储介质，通过3D点云图像配合2D灰度图像的方式对表面划痕进行检测，能够稳定、有效地检测出划痕缺陷，以确保产品出厂良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种表面划痕检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提及的采集的产品表面的3D点云图像的示意图；

图3是本发明实施例一提及的线性采样后的3D点云图像的示意图；

图4是本发明实施例一提及的3D点云图像转换成2D灰度图像的示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种深度图姿态校正系统的功能模块示意图；

图6是本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

有鉴于上述现有的表面划痕检测技术存在的缺陷，本申请人基于从事此领域设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得表面划痕检测技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

请参考图1，图1为本发明实施例一提供的一种表面划痕检测方法的流程示意图，该方法适用于对产品的表面进行划痕检测的场景，该方法由表面划痕检测系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤：

S101、采集产品表面的3D点云图像，并对所述3D点云图像进行图像采样。

需要说明的是，在采集3D点云图像时，3D相机的硬件选型非常重要，决定着采集的3D点云图像中原始信息的准确性，从根源上决定了表面划痕检测的准确与否。本实施例优选推荐使用OPT、基恩士相机等高精度、高稳定性3D相机。

在本实施例中，所述步骤S101可进一步细化为包括如下步骤：

采集产品表面的3D点云图像；

对所述3D点云图像进行线性采样。

需要说明的是，采集的产品表面的3D点云图像如图2所示，线性采样后的3D点云图像如图3所示。通过对3D点云图像进行线性采样，可扩增特征元素，增加分析样本，达到特征强化的效果。

S102、对所述3D点云图像进行局部平面校正。

需要说明的是，通过对所述3D点云图像进行局部平面校正，可防止产品表面倾斜以及校正平缓坡面。

在本实施例中，所述步骤S102可进一步细化为包括如下步骤：

在采样后的3D点云图像中循环选取特征锚点，并对周围区域高度信息进行分析，以局部校正平面。

需要说明的是，该步骤实际就是针对所述3D点云图像有可能存在局部不平的情况而进行局部的平面校正，做法是先在所述3D点云图像中循环选取特征锚点，然后去掉最高点、最低点以及明显的异常点，最终得到处于同一个平面的3D点云图像。

S103、将所述3D点云图像转换成2D灰度图像。

需要说明的是，为了便于识别出图像中的划痕及其所分布的区域，本实施例想到先将3D点云图像转换成2D灰度图像，再在2D灰度图像上进行识别，这是因为相当于3D点云图像，2D灰度图像的识别更容易。

在本实施例中，所述步骤S103可进一步细化为包括如下步骤：

将3D点云图像的高度信息转换成2D灰度图像的65535个不同灰度值，其中，一个灰度值对应一个固定高度值，用于进行后续的2维分析，转换后的2D灰度图像如图4所示。

S104、利用B l ob算法对所述2D灰度图像中不同灰度区间的划痕区域进行定位。

需要说明的是，鉴于利用B l ob算法定位的技术在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。

S105、对所述3D点云图像中与定位的划痕区域对应的目标区域进行高度检测，得到目标区域的高度信息。

需要说明的是，在确定了2D灰度图像中的划痕区域后，本步骤需要将这些划痕区域对应回3D点云图像，即在3D点云图像中确定对应的目标区域，然后检测该些目标区域的高度信息。

在本实施例中，所述步骤S105可进一步细化为包括如下步骤：

根据定位的划痕区域的特征信息在所述3D点云图像中进行特征匹配，以确定对应的目标区域；

对所述目标区域进行高度测量，得到目标区域的高度信息。

S106、根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域。

需要说明的是，在前面步骤中确定的若干划痕区域中可能存在实际没有划痕的区域的情况，因此在本步骤中需要对该些划痕区域进行筛选。

在本实施例中，所述步骤S106可进一步细化为包括如下步骤：

依次判断所述3D点云图像中的目标区域的高度信息是否落在设定的高度区域范围内；

若是，则将当前次判断的目标区域确定为真实划痕区域；

若否，则将当前次判断的目标区域确定为正常区域并剔除。

需要说明的是，本步骤使用的是区域缺陷检测算法，即通过设定高度区域范围来筛选确实存在划痕的真实划痕区域。

在本实施例中，在所述步骤S106之前，所述方法还包括：

根据产品的表面划痕资料设定高度区域范围。

尽管本文中较多的使用了表面划痕、点云、校正、灰度、B l ob算法等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

本发明实施例提供的一种表面划痕检测方法，通过3D点云图像配合2D灰度图像的方式对表面划痕进行检测，能够稳定、有效地检测出划痕缺陷，以确保产品出厂良率。

实施例二

请参考图5，图5为本发明实施例五提供的一种表面划痕检测系统的功能模块示意图，该系统适用于执行本发明实施例提供的表面划痕检测方法。该系统具体包含如下模块：

图像采集模块201，用于采集产品表面的3D点云图像，并对所述3D点云图像进行图像采样；

平面校正模块202，用于对所述3D点云图像进行局部平面校正；

图像转换模块203，用于将所述3D点云图像转换成2D灰度图像；

划痕定位模块204，用于利用B l ob算法对所述2D灰度图像中不同灰度区间的划痕区域进行定位；

高度检测模块205，用于对所述3D点云图像中与定位的划痕区域对应的目标区域进行高度检测，得到目标区域的高度信息；

划痕筛选模块206，用于根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述图像采集模块201具体用于：

采集产品表面的3D点云图像；

对所述3D点云图像进行线性采样。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述平面校正模块202具体用于：

在采样后的3D点云图像中循环选取特征锚点，并对周围区域高度信息进行分析，以局部校正平面。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述图像转换模块203具体用于：

将3D点云图像的高度信息转换成2D灰度图像的65535个不同灰度值，其中，一个灰度值对应一个固定高度值。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述高度检测模块205具体用于：

根据定位的划痕区域的特征信息在所述3D点云图像中进行特征匹配，以确定对应的目标区域；

对所述目标区域进行高度测量，得到目标区域的高度信息。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述划痕筛选模块206具体用于：

依次判断所述3D点云图像中的目标区域的高度信息是否落在设定的高度区域范围内；

若是，则将当前次判断的目标区域确定为真实划痕区域；

若否，则将当前次判断的目标区域确定为正常区域并剔除。

优选地，所述表面划痕检测系统中，所述方法还包括范围设定模块，用于：

在所述根据设定的高度区域范围，对所述3D点云图像中的目标区域进行筛选，并将筛选出的目标区域确定为真实划痕区域的步骤之前，根据产品的表面划痕资料设定高度区域范围。

本发明实施例提供的一种表面划痕检测系统，通过3D点云图像配合2D灰度图像的方式对表面划痕进行检测，能够稳定、有效地检测出划痕缺陷，以确保产品出厂良率。

上述系统可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的一种计算机设备的结构示意图。图6示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图6显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAI D系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的表面划痕检测方法。

实施例四

本发明实施例四提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的表面划痕检测方法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Sma l l ta l k、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本申请提出，并且在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

此外，本申请中的某些术语已被用于描述本申请的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本申请的一个或多个实施例中适当地组合。

应当理解，在本申请的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本申请的目的，本申请将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。

本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。

最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。