專利名稱：檢測嵌入在高度織構(gòu)材料中線條的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嵌入在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中具有公知相對方位的定位線的系統(tǒng)和方法。
2、相關(guān)技術(shù)的描述精確的計算機圖像檢測系統(tǒng)可用于獲得被檢測物體的精確空間尺寸，也可以用于檢測其他不同物質(zhì)的特性。這些系統(tǒng)可以包括一臺計算機、一照相機和光學(xué)系統(tǒng)及一個可多方向移動以能使照相機可以掃描正被檢測的工件的特征的精確平臺。一個可在商業(yè)上可用的典型的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)是圖像檢測儀器QUICKVISIONTM系列和可以從Mitutoyo America Corporation(MAC)得到的QVPAKTM軟件，該公司位于Aurora，IL.圖像檢測儀器QUICK VISIONTM系列的特征和操作及QVPAKTM軟件，例如，通常在2003年1月出版的《QVPAK 3D CNC圖像測量儀器操作指導(dǎo)》和1996年9月出版的《QVPAK 3D CNC圖像測量用戶指導(dǎo)》中作了描述，每個出版的全文在這里是作參考用而引入。這種產(chǎn)品，作為QV-302模型的舉例，例如，可以使用一個微型顯微鏡類型的光學(xué)系統(tǒng)來提供一個在不同放大率下的工件圖像。
這種系統(tǒng)通常包括一個可編程的照明系統(tǒng)和一個具有不同放大率透鏡的透鏡旋轉(zhuǎn)臺。通常用不同的放大率與不同的照明設(shè)備，檢測一個物體的不同方面，這里也指一個工件或一個檢測工件。與所謂的“在線”和“聯(lián)機”式計算機圖像檢測系統(tǒng)相比，這些系統(tǒng)通常特別設(shè)計為在一個特殊的操作環(huán)境下實現(xiàn)一個高吞吐量，對于一個檢測只有微小變化的特殊部件來說，精確計算機圖像檢測系統(tǒng)，例如QUICK VISIONTM系統(tǒng)，對多種不同的將被檢測的零件，通常設(shè)計為能夠便于實現(xiàn)靈活的精確工業(yè)檢測。
這些圖像檢測系統(tǒng)通常具有自動視頻檢測的能力。美國專利6,542,180，其全文在此作參考用而引入，提供了一種利用自動視頻檢測包括操作的圖像系統(tǒng)，其中用于照亮工件特征的照明設(shè)備是根據(jù)許多所選擇的工件特征圖像區(qū)域來進行調(diào)節(jié)的。正如專利’180中所說，自動視頻檢測度量設(shè)備通常具有一個可允許為每一個特殊工件構(gòu)造由用戶定義的自動檢測事件序列的編程能力。這個或者可用一個預(yù)先準備好的方式，如基于文本的編程，或者通過一個記錄方式，或者通過這兩種方式的結(jié)合來實現(xiàn)，該記錄模式通過存儲與用戶執(zhí)行的一系列檢測操作相對應(yīng)的一系列計算機控制指令來逐漸地“學(xué)習(xí)”檢測事件序列。這種記錄方式通常被稱作“學(xué)習(xí)模式”或“訓(xùn)練模式”。
在任何一種模式中，計算機控制指令通常作為部分程序進行存儲，該部分程序?qū)τ谔囟ǖ墓ぜY(jié)構(gòu)是很特有的。這種產(chǎn)生具有可執(zhí)行一系列預(yù)定的檢測操作的指令的部分程序帶來了很多優(yōu)點，包括提高了檢測的可重復(fù)性，以及可對許多兼容計算機圖像檢測系統(tǒng)和/或多次地自動執(zhí)行相同部分程序的能力。另外，這種編程的性能提供了存檔不同檢測操作結(jié)果的能力。
如上所述，所謂的“在線”或“聯(lián)機”式計算機圖像檢測系統(tǒng)的特定設(shè)計通常是為了在一個特殊的操作環(huán)境下對將被檢測的特定部件或部件特征實現(xiàn)一個高吞吐量。歐洲出版的專利申請0,741,290號揭示了一個聯(lián)機系統(tǒng)，系統(tǒng)可利用一個二維圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)或一個線性檢測器技術(shù)及相關(guān)操作評估紡織品材料的織物定位失真角度。然而，在EP0741290中所揭示的方法是相對專用用于辨別織物或彎曲角度。當試圖定位一個有限數(shù)量的線條或其他近似線性特征時，這種方法就包括了許多不必要的、低效的、費時的和/或剛強的操作，該線性特征可疊加在高度織構(gòu)或低對比度背景上，例如彎曲和織物材料。而且，EP0741290申請中沒有揭示交互式的編程或評估步驟等，而它們對于幫助相對不熟練的用戶適應(yīng)或采用EP0741290申請來產(chǎn)生各自的一組計算機控制指令是有用的，這些指令可適用于許多不同種類工件中的一種相應(yīng)的工件。
更進一步，這種高速在線系統(tǒng)通常不貫注于精確的尺寸檢測等。更確切地說，這種系統(tǒng)主要觀測流動的或可控制的傳送帶和流式網(wǎng)絡(luò)等上的目標。因此，只有相當粗糙的定位和空間測量準確度的水準才由這種高速在線系統(tǒng)提供的。
本發(fā)明的概述上述的計算機圖像檢測系統(tǒng)提供了如自動視頻檢測等優(yōu)點。然而，在許多申請中，它更希望在不需要廣泛的的計算機操作者干涉或計算機操作者的復(fù)雜編程情況下，能夠提高計算機定位已知相對方位的線條的能力，例如，嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中的平行線。更進一步，與為所謂的“在線”或“聯(lián)機”式計算機圖像檢測系統(tǒng)設(shè)計的解決方案相比，對于通常設(shè)計為便于實現(xiàn)許多不同種類零件的靈活精確工業(yè)檢測的“脫機”或“近線”計算機圖像檢測系統(tǒng)來說，相對不熟練的操作者希望提高系統(tǒng)編程的容易度，同時提高已知相對方位的定位線，例如，嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中的平行線的程序的穩(wěn)健性和可靠性。由于具有這些特征的高度織構(gòu)和/或低對比度材料的圖像有低對比度和“嘈雜”的特性，用于檢測這種特性的常用計算機圖像系統(tǒng)和方法具有缺乏精確度，且有程序復(fù)雜、操作不可靠和/或運行速度慢的特點。
因此，與提供一個用于定位嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度背景上有限數(shù)量的線條的可編程精確測量操作的相對簡單和通用的方法相關(guān)的、并與這種測量提供足夠的穩(wěn)健性相結(jié)合的特定問題，還沒有通過常用的通用精確計算機圖像系統(tǒng)或在線式系統(tǒng)來解決，在這點上這種系統(tǒng)是不完善的。因此，期望一個精確計算機圖像檢測系統(tǒng)，它可以單獨或聯(lián)合地能夠克服前述的問題和限制。
通常，依據(jù)本發(fā)明的原理，對可檢測工件識別或確定的線條通常被安排在一個表示一種特殊類型工件特征的配線或者陣列中。換句話說，在許多實例中，將被識別或確定的線條被安排在一個已知相對關(guān)系中或彼此相對方位的和/或有高度織構(gòu)和/或低對比度的工件表面的一個線狀特征中。
本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和方法，它可以可靠地識別嵌入在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對方位的線條。
本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)和方法，它利用一個表面上產(chǎn)生一個二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換，可以可靠地識別嵌入在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對定位的線條，該數(shù)據(jù)集合中包括表面上對應(yīng)于大致獨立線條的局部極值，局部極值的二維方向用于定義相應(yīng)的獨立線條。
本發(fā)明分別地提供了系統(tǒng)和方法，它可以自動地識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對方位的線條。
本發(fā)明更進一步提供了系統(tǒng)和方法，為分析一個由圖像轉(zhuǎn)換提供的二維數(shù)據(jù)集合，它利用至少一個先前確定的圖像增強技術(shù)和/或一個先前確定的技術(shù)能夠識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對方位的線條，這種先前確定的技術(shù)可由一個有限數(shù)量的自動設(shè)置條件和/或參數(shù)所控制。
本發(fā)明分別地提供了系統(tǒng)和方法，它根據(jù)至少一個這些線條的始終不變數(shù)量和/或幾何陣列能夠識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中的線條。
本發(fā)明分別地提供了系統(tǒng)和方法，它根據(jù)至少一個這些線條間始終不變的或預(yù)先確定的間距能夠識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對定位的線條。
本發(fā)明分別地提供了系統(tǒng)和方法，它根據(jù)預(yù)先確定的線條之間的關(guān)系能夠識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對定位的線條。
本發(fā)明分別地提供了系統(tǒng)和方法，它根據(jù)以前已識別出材料的一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫能夠識別嵌入和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中已知相對定位的線條。
在根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)和方法的許多實施例中，一個計算機圖像檢測系統(tǒng)包括一個運動系統(tǒng)，一臺照相機，一個可以在預(yù)想的光源設(shè)備上發(fā)出光線的光源，一個提供放大倍率的變焦透鏡或者可互換透鏡和一個控制系統(tǒng)部分。
在許多實施例中，圖像檢測系統(tǒng)置于一個訓(xùn)練或?qū)W習(xí)模式中，從而產(chǎn)生部分程序用于檢測一個工件上的高度織構(gòu)和/或低對比度表面來識別一個或更多的表面上出現(xiàn)的線條。在許多實施例中，操作者生成部分程序指令來捕獲一個工件上所需部分的圖像。在許多實施例中，操作者生成部分程序指令來提供放大的圖像技術(shù)，這些圖像放大了將被識別線條的至少一個特征。在許多其他實施例中，提供給操作者一個預(yù)先確定的圖像放大技術(shù)，操作者選擇控制此技術(shù)的有限數(shù)量的自動設(shè)置條件和/或參數(shù)。在任何一種情況下，在許多實施例中，基于圖像放大技術(shù)，一個擴大圖像從已捕獲的圖像中產(chǎn)生。在許多實施例中，這個放大的圖像顯示給用戶來評估，或者被自動評估。如果該放大圖像不被接受，就利用該技術(shù)的修改或者一個不同的處理參數(shù)的值生成另外一個放大圖像，直到獲得一個可被接受的放大圖像為止。然后生成部分程序程序指令以從其他相似的工件圖像中自動生成類似的放大圖像。
在許多實施例中，一旦獲得一個可被接受的放大圖像，該放大圖像就將被轉(zhuǎn)換。在許多實施例中，基于分析參數(shù)的可選值，分析轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合來識別將要被識別的線條。在許多實施例中，分析參數(shù)是從或包括一個或更多的線條約束中得出的，這些線條約束對應(yīng)于一個陣列或者配線，它們是包括將被識別的線條的這種類型工件的特性。如果分析結(jié)果不被接受，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合將用一個不同值的分析參數(shù)來重新分析。于是產(chǎn)生部分程序指令以能將這種放大圖像自動轉(zhuǎn)換為已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合，并且自動分析這些已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合，從而能夠從其他相似工件圖像中識別將要被識別的線條。
在許多實施例中，依據(jù)本發(fā)明，某些圖像放大操作生成通過一個線性變換而提供最大值，或在其他許多實施例中，提供最小值的圖像，這些最大值或最小值穩(wěn)健可靠地指出甚至雜亂或者不完全的線條，這些線條相對于背景來說具有較低的對比度。
在其他許多實施例中，依據(jù)本發(fā)明，放大操作能夠生成圖像，在對應(yīng)于將被檢測線性變換的空間中，該圖像可以通過一個線性變換提供全局最大值(或最小值，如果可應(yīng)用)。在許多實施例中，與多種常用的局部最大值(最小值)識別和分析技術(shù)相比，這種全局最大值(或最小值，如果可應(yīng)用)可被高速、可靠地識別。
在許多實施例中，當圖像檢測系統(tǒng)被置于一個訓(xùn)練和學(xué)習(xí)模式中，產(chǎn)生部分程序用于檢測一個工件的高度織構(gòu)和/或低對比度表面，操作者獲得想要的工件部分的圖像，然后限定或者確定一個或更多的線性約束或參數(shù)等，這些線性約束或參數(shù)表現(xiàn)為出現(xiàn)在捕獲圖像中的將被識別的線的特征。然后產(chǎn)生部分程序指令以利用這些線性約束或參數(shù)等與零、一個或更多其他的操作一起，來加快和/或提高操作的穩(wěn)健性，這些操作分析已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合以能夠識別在從類似工件圖像中獲得的全體會員圖像中的線條。
在其他許多實施例中，表示為將被識別線條特征的線條約束或者參數(shù)等從一個工件的CAD文件中等進行手工地、半自動地或者自動地確定，這些將被識別的線條假定出現(xiàn)在一個預(yù)先的工件檢測圖像中。然后利用這些線條約束或參數(shù)等，與零、一個或更多其他的操作一起，產(chǎn)生部分程序指令來加快和/或增加操作的穩(wěn)健性，這些操作分析已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合，以識別從其他類似工件圖像中獲得的全體會員圖像中的線條。
本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點從下面根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的不同實施例的詳細描述中可以變得更加清楚。


參考下面的附圖，將詳細描述本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的不同實施例，其中圖1是一個計算機圖像檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是詳細描述了圖1中計算機圖像檢測系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)和圖像組成部分的實施例的方框圖；圖3簡述了一個通用精確計算機圖像檢測系統(tǒng)的編程和運行一系列檢測操作的方法的具體實施例的流程圖；圖4是一個實施例的流程圖，它詳細描述了根據(jù)本發(fā)明的一系列檢測操作編程的方法；圖5表示了一個從一個高度織構(gòu)和低對比度的工件上獲得的訓(xùn)練圖像的實施例，它表示了圖像特征的許多實施例和依據(jù)本發(fā)明的訓(xùn)練操作的不同實施例；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的圖像處理操作第一個實施例生成的處理圖像的第一個實施例；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的圖像處理操作第二個實施例生成的處理圖像的第二個實施例；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的基于第一個實施例的從屬參數(shù)從適用于圖7中處理圖像的操作中生成的從屬圖像的第一個實施例，圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的基于第二個實施例的從屬參數(shù)從適用于圖7中處理圖像的操作中生成的從屬圖像的第二個實施例，圖10是表示通過將線性轉(zhuǎn)換操作的一個實施例作用于圖6中所示處理的圖像中獲得的根據(jù)本發(fā)明的第一個數(shù)據(jù)集合的坐標圖；圖11是表示通過將線性轉(zhuǎn)換操作的一個實施例作用于圖8中所示處理的圖像中獲得的根據(jù)本發(fā)明的第一個數(shù)據(jù)集合的坐標圖；和圖12是表示了通過分析圖1中所示的線性轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合而得到的識別線條的集合。
實施例的詳細描述圖1是根據(jù)本發(fā)明的通用可編程計算機圖像檢測系統(tǒng)10的一個實施例的方框圖。該計算機圖像檢測系統(tǒng)10包括一個圖像測量儀器200，它可與控制系統(tǒng)100相連接來改變數(shù)據(jù)和控制信號。該控制系統(tǒng)100還與一個或多個監(jiān)控器111，一個打印機112，一個操縱桿113，一個鍵盤114和/或一個鼠標115相連接來改變數(shù)據(jù)和控制信號。圖像測量儀器200包括一個可移動的工件平臺210和一個光學(xué)成像系統(tǒng)205，該光學(xué)成像系統(tǒng)205可以包括一個變焦透鏡或許多可互換透鏡。變焦透鏡或可互換透鏡通常為由光學(xué)成像系統(tǒng)205生成的圖像提供不同的放大倍率。
操縱桿113通?？捎糜诳刂瓶梢苿悠脚_210在X和Y方向上的移動，X和Y方向通常平行于光學(xué)成像系統(tǒng)205的焦平面，和光學(xué)成像系統(tǒng)205在Z或焦點方向上的移動方向的分量。通常地，控制Z軸的偏差是操縱桿113的把手或旋鈕的旋轉(zhuǎn)偏差部分。操縱桿113也可以被不同于所述的方式所代替，比如監(jiān)控器111上的任何視覺圖像或窗口小部件，它的目的是用作計算機圖像檢測系統(tǒng)10上的“視覺運動控制裝置”，并且可以通過任何計算機輸入裝置，例如鼠標113等來控制。
圖2詳細描述了計算機圖像檢測系統(tǒng)10、圖像測量儀或圖像組件部分200和控制系統(tǒng)或圖1中的控制系統(tǒng)部分100的一個實施例。如圖2所示，控制系統(tǒng)部分100控制圖像組件部分200。圖像組件部分200包括一個光學(xué)總成部分250、光源220、230和240，和一個具有中間透明部件212的工件平臺210。工件平臺210被控制在沿著一個平面的X和Y軸移動，此平面通常平行于放置工件20的平臺表面。光學(xué)總成部分250包括一個攝像系統(tǒng)260、一個可變換物鏡252、一個透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280和同軸光源230。光學(xué)總成部分250被控制沿著Z軸移動，Z軸是通過利用一個可控電動機294使其和X和Y軸相垂直。
利用計算機圖像檢測系統(tǒng)10成像的工件20放置在工件平臺210上。一個或多個光源220、230或240相應(yīng)發(fā)出源光222、232或242用來照亮工件20。從光源220、230和/或240發(fā)出的光照亮工件20，并且被作為工件光255進行反射或傳輸，該工件光255經(jīng)過可變換物鏡252和透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280其中一個透鏡286或288，并且被攝像系統(tǒng)260所聚集。被攝像系統(tǒng)260捕獲的工件20的圖像通過一個信號線262輸出到控制系統(tǒng)部分100。
用于照亮工件20的光源220、230和240可以包括平臺光源220、同軸光源230和表面光源240，如一個環(huán)光或可編程環(huán)光，這些光源分別通過信號線或總線221、231和241與控制系統(tǒng)部分100相連接。作為計算機圖像檢測系統(tǒng)10的一個主要光學(xué)組件，除了以前提到的部分，光學(xué)組件部分250還包括其它的光學(xué)元件如光圈、分光鏡等，例如為了提供同軸照明或者其它期望的計算機圖像檢測系統(tǒng)的特性所需的。響應(yīng)于控制通過信號線或總線281上傳輸?shù)男盘?，控制系統(tǒng)部分100沿著軸284至少在第一和第二個透鏡旋轉(zhuǎn)盤之間旋轉(zhuǎn)透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280。
工件平臺210和光學(xué)組件部分250之間的距離可進行調(diào)整來改變被攝像系統(tǒng)260捕獲的工件20的圖像的焦點。特別是，在計算機圖像檢測系統(tǒng)10的不同實施例中，光學(xué)組件部分250通過利用驅(qū)動激勵器、連接電纜等的可控電動機294使光學(xué)組件部分250沿著Z軸移動可在相對于工件平臺210垂直的Z軸方向上移動。這里所用的術(shù)語Z軸是指為了聚焦從光學(xué)組件部分250捕獲的圖像所使用的軸。當使用可控電動機294時，它就通過信號線296與控制系統(tǒng)部分100相連接。
如圖2所示，在許多實施例中，控制系統(tǒng)部分100包括一個控制器120、一個輸入/輸出接口110、一個存儲器130、一個已處理圖像發(fā)生電路、程序或應(yīng)用軟件140、一個從屬圖像發(fā)生電路、程序或應(yīng)用軟件150、一個線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160、一個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170、一個工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180和一個特征提取電路、程序或應(yīng)用次件190，它們通過一個或多個數(shù)據(jù)和/或控制總線和/或應(yīng)用程序接口195相連接。應(yīng)該明白這些電路、程序或應(yīng)用軟件包括硬件有線電路、軟件電路、子程序、對象、操作、應(yīng)用可編程接口、管理器、應(yīng)用程序或任何其他已知的或?qū)⒁l(fā)展的硬件或軟件設(shè)備。
在許多實施例中，存儲器部分130可以存儲用于操作圖像系統(tǒng)組件部分200來捕獲或是獲取工件20圖像的數(shù)據(jù)和/或“工具”，以便所獲得的工件20的圖像具有所需的圖像特征。存儲器部分130還可以存儲用于手工或自動操作計算機圖像檢測系統(tǒng)100視頻的數(shù)據(jù)和/或工具，以能對所獲得的圖像，無論是手動地還是自動地執(zhí)行不同的檢測和測量操作，并可通過輸入/輸出接口130輸出結(jié)果。存儲器部分130也可以包含一個通過輸入/輸出接口110定義可操作圖形用戶接口的數(shù)據(jù)。這種實施例通過前面提到的QUICK VISIONTM系列圖像檢測儀和QVPAKTM軟件作為例子。
平臺光源220、同軸光源230和表面光源240的信號線或總線221、231和241分別與輸入/輸出接口110相連接。透鏡旋轉(zhuǎn)盤組件280的一個控制信號線或總線281也與輸入/輸出接口110相連接。攝像系統(tǒng)260的信號線262和可控電動機294的信號線296也與輸入/輸出接口110相連接。除了傳送圖像數(shù)據(jù)，信號線262也可以傳輸初始化圖像獲取的傳送控制器120的信號。
一個或更多的顯示裝置102，如監(jiān)控器111和打印機112及一個或更多的輸入裝置104，如裝置113-115，均可以與輸入/輸出接口110相連接。為了觀察被攝像系統(tǒng)260捕獲的圖像和/或直接控制圖像系統(tǒng)組件部分200，顯示裝置102和輸入裝置104可以被用于觀察、產(chǎn)生和/或更改部分程序。在一個具有預(yù)先限定的工件程序的全自動系統(tǒng)中，顯示裝置102和/或一個或多個輸入裝置104可被省略。
關(guān)于特征提取電路、程序或應(yīng)用軟件190，如代表了工件的CAD文件的信息或前面的完全相同的工件圖像，通常在計算機圖像檢測系統(tǒng)的工業(yè)程序中可以得到。在一個CAD繪圖文件表示的情況下，應(yīng)該明白通過多種已知的CAD文件特征提取方法，以半自動化或者全自動的方式，可從CAD表示中人為地確定CAD繪圖文件的邊緣和邊界線的定位。在此情況下，一組相應(yīng)工件當前的檢測圖像中相應(yīng)邊緣和邊界線的空間定位然后可以通過更多已知的手工、半自動化或全自動空間疊合和/或特征疊合圖像處理方法所確定。這些方法包括如坐標匹配、圖案匹配、模板匹配等。例如，這些方法通?？捎糜跈z測許多商業(yè)上的計算機圖像檢測系統(tǒng)的工件的邊緣和邊界線的位置，如前面討論的QUICKVISIONTM系列圖像檢測儀和QVPAKTM軟件。但是，應(yīng)該明白如果一個要被檢測工件表面的電子版本不存在和/或不被用于識別或使工件圖像中的線條絕緣，特征提取電路、程序或應(yīng)用軟件190就可省略。
控制系統(tǒng)部分100用于確定圖像獲取設(shè)備或參數(shù)和/或獲取工件的一個圖像，以便工件20的輸入圖像在包括將被檢測的工件特征的利益區(qū)域內(nèi)具有所需的圖像特征。在許多實施例中，當用戶根據(jù)本發(fā)明利用計算機圖像檢測系統(tǒng)10為工件20產(chǎn)生工件圖像獲取程序時，用戶或者通過使用工件編程語言自動地、半自動的或手工地明確編碼指令，或者通過通過圖像獲取訓(xùn)練順序移動計算機圖像檢測系統(tǒng)10產(chǎn)生工件圖像程序指令，以便工件程序指令捕獲訓(xùn)練順序。特別是，這些指令將使計算機圖像檢測系統(tǒng)操作工件平臺210和/或攝像系統(tǒng)260，以便工件20的一個特定部分就在攝像系統(tǒng)260的觀測范圍內(nèi)，并且將提供一個所需的放大率，一個所需的聚焦狀態(tài)和一個所需的照明。為了檢測工件，可以對將被捕獲的一系列圖像中的多幅圖像重復(fù)這個過程。
在許多實施例中，為了每個期望的圖像，控制系統(tǒng)部分100將指令攝像系統(tǒng)260捕獲工件20的圖像，并且將所捕獲的圖像輸出給控制系統(tǒng)部分100。特別是，在控制器120的控制下，所捕獲的圖像從攝像系統(tǒng)260輸入，通過輸入/輸出接口110，存儲在存儲器130中?？刂破?20也可以使所捕獲的圖像在其中一個顯示裝置102上顯示。
控制系統(tǒng)部分100還可以用于檢測這種工件檢測圖像中的工件特征，并且存儲和/或輸出檢測結(jié)果。在許多實施例中，當用戶根據(jù)本發(fā)明，利用計算機圖像檢測系統(tǒng)10使工件20產(chǎn)生至少一部分工件圖像檢測程序時，用戶或者通過使用工件編程語言自動地、半自動的或手工地明確編碼指令，或者通過通過圖像獲取訓(xùn)練順序移動計算機圖像檢測系統(tǒng)10產(chǎn)生工件圖像程序指令，以便工件程序指令捕獲訓(xùn)練順序。
特別是，這些指令將使計算機圖像檢測系統(tǒng)10對圖像執(zhí)行不同的檢測操作。就像前面所述的，許多已知的存儲在存儲器部分130中的計算機圖像系統(tǒng)“工具”可用于執(zhí)行不同的前述操作。一些用于不同檢測操作的視頻工具的例子已公開在美國專利申請Nos.09/7/736,187，09/921,886，和美國專利申請6,542,180中，每個申請的全文在這里作參考用而引入。為了檢測工件20，可以對一系列圖像中的多幅圖像重復(fù)這個過程。
更具體地說，在操作者輸入和/或操作者操作計算機圖像檢測系統(tǒng)10中的圖像測量儀器200的基礎(chǔ)上，工件部分程序生成電路、程序和應(yīng)用軟件180用于生成部分程序。工件部分程序生成電路、程序和應(yīng)用軟件180或者可用于利用部分程序語言生成部分程序，和/或用于捕獲圖像測量儀器200的操作，并且當計算機圖像檢測系統(tǒng)10置于訓(xùn)練模式下，根據(jù)該圖像測量儀器200的操作產(chǎn)生部分程序指令。
特征提取電路程序或應(yīng)用軟件190，如果能被實現(xiàn)的話，可用于分析工件定義文件如CAD文件等以能從工件定義文件中提取有關(guān)線性特征的幾何信息。這些提取出的線性特征可被相繼地用于確定和/或定義相關(guān)線性約束。這些約束包括一對線條間的間距、一對線條間的交叉角度、一線條和工件的一些其他特征的間距和/或一線條和工件的一些其他特征的角度。應(yīng)該明白特征提取電路程序或應(yīng)用軟件190是可選擇的，因此依據(jù)本發(fā)明，在許多實施例中可以省略，尤其是在那些未確定或未使用基于幾何信息的相關(guān)線條約束的實施例中。
處理圖像生成電路、程序和應(yīng)用軟件140用于產(chǎn)生和/或應(yīng)用一個圖像處理到一個工件的高度織構(gòu)和/或低對比度表面的圖像來生成一個已處理圖像，該工件有一個或多個嵌入或疊加在表面上的線條。在許多實施例中，操作者生成一個或多個部分程序指令以提供一個可在處理圖像生成電路、程序和應(yīng)用軟件140中使用的圖像處理技術(shù)。在許多實施例中，提供給操作者一個或多個預(yù)先確定的圖像處理技術(shù)，他可以選擇一個或多個預(yù)先確定的圖像處理技術(shù)用于生成處理過的圖像，和控制所選技術(shù)的有限數(shù)量的自動設(shè)置條件和/或參數(shù)。在任何一種情況下，根據(jù)本發(fā)明的不同的實施例，一個圖像處理技術(shù)通過已處理圖像生成電路、程序和應(yīng)用軟件140用于所捕獲的圖像。在控制器120的控制下，這種處理圖像生成電路、程序和應(yīng)用軟件140可以在存儲器130中存儲已處理圖像和/或直接將它輸出給從屬圖像發(fā)生電路、程序或應(yīng)用軟件150。
根據(jù)本發(fā)明，在許多實施例中，提供給操作者一個或多個預(yù)先確定的圖像處理技術(shù)，每個這種圖像處理技術(shù)被一個或多個可選的圖像處理參數(shù)所控制，于是這種圖像處理可以被定制化，并為多種包括一個或多個嵌入和/或疊加線條的高度織構(gòu)和/或低對比度工件表面提供最可靠的操作和最精確的結(jié)果。這種可選圖像處理參數(shù)允許相對不太熟練的操作者改變圖像處理技術(shù)的操作來生成定制的穩(wěn)健操作的部分程序，而不需要操作者學(xué)習(xí)或理解相對復(fù)雜的圖像處理操作。在許多實施例中，這種可選的圖像處理參數(shù)在部分編程過程中可被自動、半自動地或手工進行確定。在其他許多實施例中，可用到一組缺省的圖像處理參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，在許多實施例中，被處理的圖像通過操作捕獲的象素數(shù)據(jù)值來生成，這里也稱作圖像數(shù)據(jù)值，以能放大要被檢測的線條。例如，在許多實施例中，如果對應(yīng)線條的“圖像數(shù)據(jù)”傾向小于周圍的高度織構(gòu)和/或低對比度表面的圖像數(shù)據(jù)，處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140就分析所捕獲圖像周圍附近的每一個象素，并且識別該象素附近周圍的最小圖像數(shù)據(jù)。于是，為了生成處理圖像，每一個相應(yīng)的象素從各自附近給出所識別的最小圖像數(shù)據(jù)。這種技術(shù)對應(yīng)于一個圖像處理操作，有時被稱作具有與線條相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的象素“擴張”。
在已處理圖像中，這種“擴張”操作通常擴大了將被檢測線條的至少一個特征。例如，這種擴張操作增加了沿著素表示線條的象素方向上的表面寬度和連續(xù)性，并且與高度織構(gòu)和/或低對比度表面環(huán)境對比可提高表示象素的線條的對比度。在許多實施例中，執(zhí)行的這種圖像處理技術(shù)是預(yù)先確定的圖像處理技術(shù)。在其他許多實施例中，可以通過操作者選擇圖像處理技術(shù)?；谶@里揭示的方法，這種圖像處理技術(shù)的外延或選擇性的許多修改，對于本領(lǐng)域中任何一個具有普通技術(shù)的人都是顯而易見的。
在許多實施例中，當這樣一種操作用作一個圖像處理技術(shù)時，包圍每一個相應(yīng)象素的相應(yīng)周圍附近的尺寸和/或形狀可被一個或多個尺寸參數(shù)控制，例如，附近的半徑參數(shù)。應(yīng)該明白對于一個高度織構(gòu)表面背景，織物的較高空間頻率將通過相對較小的半徑參數(shù)進行限制。其它較低的空間頻率將隨著半徑參數(shù)相對增大進行限制。因此，當半徑參數(shù)增加時，被處理圖像中的視表面背景將易于出現(xiàn)更均勻一致和展現(xiàn)出一個低于在初始高度織構(gòu)表面背景中出現(xiàn)的特征亮度的圖像亮度。就像下面所詳細描述的那樣，在已處理圖像中的視表面背景中，這種趨向于破壞或是除去不同結(jié)構(gòu)和潛在的線性特征，這樣就增加了尋找嵌入在和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料的序列操作的可靠性。
同樣，應(yīng)該明白在已處理圖像中，這些相同的操作將通常趨向增加表面寬度，和同樣提高嵌入在和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中的線條的一致性。進一步講，這些線條將趨向于顯示一個圖像的亮度，該圖像亮度是一個特征亮度，低于在最初線條出現(xiàn)的亮度。依據(jù)本發(fā)明的原理，對檢測中的工件來說，這種較低的特征亮度將和在表面背景中出現(xiàn)的較低的特征亮度始終不同，使得線條將更容易地從已處理圖像的背景中區(qū)分出來。
然而，應(yīng)該明白如果附近的參數(shù)半徑增加太大，前述的操作將趨向于增加處理圖像中的嵌入在和/或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度材料中的線條的表面寬度太大以致線條就被合并和/或錯誤限定。因此，半徑參數(shù)根據(jù)這些不同的權(quán)衡考慮來選擇。這些考慮將在下面進行更詳細的討論。
當然，應(yīng)該明白如果由大于背景數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)定義線條，無論是由于線條較暗，和較高的值限定較暗的圖像區(qū)域，還是由于線條較亮，較高的值限定較亮的圖像部分，在已捕獲圖像的相應(yīng)象素周圍的相應(yīng)附近，處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140可以識別最大而不是最小的圖像數(shù)據(jù)。
正如前面所述，應(yīng)該明白在本發(fā)明許多實例中，前述的圖像處理操作等可以被十分熟練的操作者進行獨立的完成。然而，在其他許多實例中，一系列處理操作如前述的圖像處理操作等，可以作為一個在前確定的圖像處理技術(shù)提供給計算機圖像系統(tǒng)的操作者。在這些實例中，圖像處理技術(shù)被一個或更多可選的圖像處理參數(shù)所控制，這樣圖像處理可以被定制為許多高度織構(gòu)和/或低對比度工件的表面提供最可靠的操作和精確的結(jié)果，這些工件包括一個或更多嵌入和/或疊加的線條。這種可選擇的圖像處理參數(shù)不需要操作者去學(xué)習(xí)理解相對復(fù)雜的圖像處理操作，就允許相對不熟練的操作者改變圖像處理技術(shù)的操作來生成定制的穩(wěn)健操作的部分程序。
在許多實例中，在控制器120的控制下，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150從存儲器130或直接從已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140中輸入處理圖像。在許多實例中，一個操作者生成部分程序指令以能提供在從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150中使用的從屬圖像技術(shù)。在其它許多實例中，提供給操作者一個或更多在前確定的從屬圖像技術(shù)，他們選擇有限數(shù)量的控制此技術(shù)的自動設(shè)置條件和/或參數(shù)。在任何一種情況下，在根據(jù)本發(fā)明不同實施例中，一個從屬圖像技術(shù)通過從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150應(yīng)用于一個處理圖像以能生成一個從屬圖像。
一旦從屬圖像通過從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150生成，在控制器120的控制下，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150或者直接將從屬圖像輸出給線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160，或者將其存儲到存儲器130中。
在本發(fā)明的許多實例中，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150將從屬圖像技術(shù)用于要處理的圖像來生成一個從屬圖像，這個圖像從可能的背景表面象素中區(qū)別可能的線條象素。在許多實例中，在其中一個二進制值表示一個圖像中線條的一個象素成員和其他二進制值表示了那個象素不是圖像中任何線條的成員的情況下，應(yīng)用一個閾值技術(shù)，于是生成一個二進制值的從屬圖像。因此，在這種實例中，一個從屬參數(shù)如圖像數(shù)據(jù)閾值，可用于定義圖像數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的一個點，這個點可以在圖像數(shù)據(jù)間劃分范圍，圖像數(shù)據(jù)表示一個象素很可能成為一個線條中的成員，和圖像數(shù)據(jù)表示該象素很可能代表表面的高度織構(gòu)和/或低對比度背景，其中線條嵌入和/或疊加在該表面上。
應(yīng)該明白其他更為常見的閾值從屬圖像技術(shù)可被作為選擇性的應(yīng)用。無論如何，這種閾值技術(shù)通常根據(jù)他們是否具有大于所選擇的閾值的圖像數(shù)據(jù)來用人造圖像數(shù)據(jù)代不同的圖像象素替。這種人造圖像數(shù)據(jù)通常被選擇用于極大地提高在代表圖像中將被識別線條的象素和代表高度織構(gòu)和/或低對比度表面背景的象素之間的對比度。然而，通常，這種人造圖像數(shù)據(jù)不需要嚴格地限制在二進制值或者圖像的極值。無論如何，和代表高度織構(gòu)和/或低對比度表面背景的象素相比，這種技術(shù)趨向于進一步提高表示將被檢測線條的象素的對比度特征。
在本發(fā)明許多實例中，提供給操作者一個或更多的以前確定的從屬圖像技術(shù)，該圖像處理技術(shù)由一個或更多可選的從屬圖像參數(shù)所控制，于是從屬圖像可定制化來為許多高度織構(gòu)和/或低對比度工件表面提供最可靠的操作和精確的結(jié)果，這些工件表面包括一個或更多嵌入和/或疊加的線條。在許多實例中，作為一種為不同特殊類型的工件或工件圖像定制化從屬圖像生成技術(shù)的方法，從屬圖像參數(shù)包括圖像數(shù)據(jù)閾值，相對不熟練的操作者可對其選擇或修改?；谶@里揭示的方法，對本領(lǐng)域中的任一普通技術(shù)人員，對于從屬圖像生成技術(shù)不同的修改、擴展或選擇將是顯而易見的。
在控制器120的控制下，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160從存儲器130或是直接從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150輸入從屬圖像。于是，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160將一個圖像轉(zhuǎn)換用于該從屬圖像上來生成一個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合，該轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合可被分析以識別線條參數(shù)，如相對于一個圖像參考軸的線條的角度和/或從線條到這個圖像的參考原點的距離。
在許多實例中，前述的描述假定對于為了操作者評估或分析，顯示被處理的圖像是有用的。因此，確定已處理圖像和從屬圖像的操作進行單獨描述。然而，應(yīng)該明白更為常見的是，已處理圖像的操作或者從屬圖像或兩者都可看作為一個放大圖像過程更為普通的實例。因此，應(yīng)該明白在許多實例中，作為一個更為常見的放大圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件的一部分，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150和已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140可結(jié)合在一起并且不可分辨。在許多實例中，另一種可選擇方案是一個更為常見的放大圖像生成電路、程序或應(yīng)用程序中可以省略從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150，或者是已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140，并仍可根據(jù)本發(fā)明提供一個可用的放大圖像。在許多實例中，更為常見的放大圖像生成電路、程序或應(yīng)用程序可以顯示與已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140操作相對應(yīng)的一個中間圖像，或是只有最后的一個放大圖像。
然而，在其他實例中，可存儲并顯示已處理圖像，當從屬圖像沒有被存儲和顯示時，用于線條從屬確定的不同電路、程序或應(yīng)用軟件可包括和不能分辨的后來用于確定線條的不同的電路、程序或應(yīng)用軟件，如那些上面略述并下面將要詳細描述的線條確定電路、程序或應(yīng)用軟件。無論如何，應(yīng)該明白在執(zhí)行包括在線條確定電路、程序或應(yīng)用軟件中的線性變換技術(shù)前，與大致的背景象素相比，以前所描述的處理和從屬圖像技術(shù)一起組成一個處理工件圖像更為常見步驟的實例來增加可能的線條象素。
在許多實例中，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160應(yīng)用Radon變換，例如，正如Peter Toft，IMM，DYU1996年的博士論文“The Radon Transform-Theory andImplementation”中揭示的，這里其全文作參考用而引入。在許多其他實例中，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160應(yīng)用了Hough變換，例如正如包括在1995年的Ramesh Jain等，McGraw Hill書中《Machine Vision》的Hough變換換，這里其全文作參考用而引入。
Radon變換和Hough變換通常是指線性變換或直線轉(zhuǎn)換。正如下面詳細描述的那樣，對于這種變換，存在于最初圖像中的線條可作為非常高的數(shù)據(jù)(或非常低的數(shù)據(jù))蓄電池進行檢測。尤其是，表示了被檢測線條位置和方向特征的兩個參數(shù)通過在轉(zhuǎn)換空間中的相應(yīng)蓄電池的兩個坐標來確定。于是，圖像中的線條檢測就轉(zhuǎn)換成檢測蓄電池二維轉(zhuǎn)換空間的局部最大值(或最小值)。
尤其是，基于它在從屬圖像中的圖像數(shù)據(jù)和位置，Radon變換將從屬圖像中相應(yīng)象素的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個具有各自特征的線條數(shù)據(jù)的相應(yīng)曲線，該曲線經(jīng)過限定了轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)空間的二維陣列中的許多元素或域。尤其是，二維陣列每個元素或域存儲了一個累加值，在所有所期望的從屬圖像的各自象素已經(jīng)被轉(zhuǎn)換后，該累加值表示所有經(jīng)過那個元素或域的各自線條的累加線路值。因此，總的來說，這種線性變換，尤其是Radon轉(zhuǎn)換，表面上生成兩維數(shù)據(jù)集合，包括局部極值，即表面上對應(yīng)于可能的單獨線條的局部最大值和局部最小值。
尤其是，在Radon變換中，在變換空間中一個軸限定了從一個在捕獲的原始圖像的參考位置的原點一條直線的間距，而變換中的其他軸相對于一個參考線或軸定義了一條直線的角度。在Radon變換中，輸入圖像中將被檢測的直線，通常由相似圖像數(shù)據(jù)的象素組成并被沿著在輸入圖像中的X-Y平面中的各自直線陣列，將會在Radon轉(zhuǎn)換空間將生成曲線，理想情況是，這些曲線全部都經(jīng)過一個單個域或元素，或者更為現(xiàn)實的是，通過其中一個相對小的局部化的鄰近域或元素。因此，如果原始圖像中將被檢測的直線趨向包括有比周圍織構(gòu)表面背景相對更高的圖像數(shù)據(jù)的象素，那么對應(yīng)于該直線的域或元素(或域/元素)將趨向比與轉(zhuǎn)換的織構(gòu)表面背景相對應(yīng)的典型的域或元素有更大的累加值。
同樣地，如果原始圖像中將被檢測的直線趨向包括比周圍織構(gòu)表面背景有相對較低的圖像數(shù)據(jù)的象素，對應(yīng)于那條直線的域或元素(或域/元素)將趨向比與轉(zhuǎn)換的織構(gòu)表面背景相對應(yīng)的典型的域或元素有更小的累加值。
參考期望的將被識別的線條，局部極值可以說是包括“適當極性”的局部極值，該局部極值相應(yīng)于將被識別的線條有一個極性，以及“相反極性”的局部極值。即，當原始圖像中將被檢測的線條趨向包含有比周圍的織構(gòu)表面背景相對較低的圖像數(shù)據(jù)的象素時，相應(yīng)于這些將被識別的線條的“適當極性”的局部極值就是最小值。當原始圖像中將被檢測的線條趨向包含有比周圍的織構(gòu)表面背景相對較高的圖像數(shù)據(jù)的象素時，相應(yīng)于這些將被識別的線條的“適當極性”的局部極值就是最大值。
正如上面所說，每一個域或元素(或域/元素)有一個與其結(jié)合的角度坐標和間距坐標。尤其是，這個局部極值的二維坐標用于定義在原始圖像中相應(yīng)獨立線條的位置。在許多實例中，選擇轉(zhuǎn)換空間的參考原點和角度參考軸以便這些角度和間距的值表示了線條的角度，這些線條出現(xiàn)在與輸入圖像的軸和輸入圖像中從原始位置截取該線條的軸相關(guān)的輸入圖像中。
因此，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160依次地選擇從屬圖像中的每個象素，并且將特定的線性變換如Radon或Hough變換應(yīng)用于該象素，并累加在相應(yīng)曲線穿過的轉(zhuǎn)換空間中每個域或元素中的值，曲線是通過象素的特定變換而產(chǎn)生的。一旦線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160選擇了在從屬圖像中所有期望的象素，在控制器120的控制下，線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合到存儲器130或直接到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用程序170。
在控制器120的控制下，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用程序170從存儲器130或直接從線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160輸入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用程序170在相應(yīng)的原始圖像中將被檢測的線條的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)空間中分析轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合來識別適當極性局部極值。應(yīng)該明白一個雜亂或只有一個近似直線將不會轉(zhuǎn)換為在轉(zhuǎn)換空間中的一點，但是會導(dǎo)致一束聚點，該束聚點與對應(yīng)于直線表示法將被考慮的重心的集束中心的坐標一起包括可操作的局部極值。
這種適當極性局部極值，如局部最大值或局部最小值，可以通過任何已知或后來形成的方法進行識別。例如，在許多實例中，那些存儲比在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合中的背景數(shù)據(jù)非常高或低的累加值的數(shù)組元素或域被認為是累加的最大值(最小值)，這些值被看作為將被檢測的線條的候選者。尤其是，在許多實例中，根據(jù)一個確定的閾值，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分析電路、程序或應(yīng)用軟件170識別那些具有一個累加值的數(shù)組元素或域，該累加值大于(小于)一個背景累加值，該背景累加值是通過一個由所確定的閾值定義的數(shù)量進行計算的。
例如，在許多實例中，一旦為轉(zhuǎn)換空間確定了最大和最小累加值之間的范圍，那么轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170就識別一個具有累加值的最大值(最小值)，該累加值大于(小于)所確定范圍的閾值百分數(shù)。
總的來說，保證在這種線性變換數(shù)據(jù)空間中一個局部最大值(最小值)對應(yīng)于圖像中所需類型的線條是一個重要的問題。然而，在如下面將更詳細描述的那樣，根據(jù)本發(fā)明，某些處理圖像操作和/或從屬圖像操作導(dǎo)致了可被轉(zhuǎn)換為提供局部最大值(最小值)的圖像，這些局部最大值(最小值)穩(wěn)健可靠地表示甚至雜亂或不完全的線條，這些線條相對于它們的背景來說具有較低的對比度。
尤其是，在根據(jù)本發(fā)明的許多實例中，對根據(jù)本發(fā)明的許多圖像放大操作，如這里描述的處理圖像數(shù)據(jù)和/或從屬圖像操作進行確定以便它們生成可被轉(zhuǎn)換的圖像，這樣極性適當?shù)娜謽O值，即在全部轉(zhuǎn)換空間中的一個或更多的極大(小)值易于對應(yīng)于將被檢測的線條。應(yīng)該明白和許多局部最大值(最小值)識別和分析方法相比，這種極性適當?shù)娜謽O值可被快速可靠的識別。
而且，應(yīng)該明白當彼此相對方位已知的直線將被檢測時，盡管存在將被檢測的線條嵌入在、組成或疊加在高度織構(gòu)和/或低對比度背景上的事實，這些背景可包括如線性編織特征等，這些特征形成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)空間中無關(guān)的局部最大值(最小值)，該局部最大值(最小值)具有的值大于與被檢測線條相對應(yīng)的至少一些局部極值，根據(jù)本發(fā)明的某些其他方法為尤其是為相應(yīng)于將被檢測的線條的特定局部極值提供更為穩(wěn)健和快速的確定。
尤其是，正如下面參考圖5所述，依據(jù)本發(fā)明原理的工件檢測，典型的是，可知道或確定工件檢測圖像上的將被檢測的線條的數(shù)量，并在大致的公差內(nèi)可以知道或確定檢測圖像上的將被檢測的線條間的相互間距，及在大致的公差內(nèi)可以知道或確定檢測圖像上的將被檢測的線條間的相互角度。在許多實例中，在工件的表面背景上，檢測圖像中的將被檢測的線條間的角度及與編織圖案相關(guān)的的一條參考線(或其他特征)等也可以在大致的公差內(nèi)可被識別和確定。
因此，依據(jù)本發(fā)明中系統(tǒng)和方法的許多實例中，一旦確定了候選數(shù)組元素或域，即具有大于(小于)閾值的累加值數(shù)目的候選局部極值，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170就能分析候選數(shù)組元素或域的角度和間距值來確定表面上應(yīng)對應(yīng)于在原始從屬圖像中將被檢測的線條的哪一個候選數(shù)組元素或域(候選局部極值)對應(yīng)于一個或更多已知的或確定的線條約束，如線條的數(shù)量、彼此的間距，和/或相對于彼此間，和/或在背景表面相對于一條參考線的角度。候選數(shù)組元素或域(候選局部極值)的選擇受限于那些候選陣列中的對應(yīng)于一個或更多線性約束的元素或域(候選局部極值)，實際上這些元素或域最終對應(yīng)于將被識別或檢測的所需線條。
依據(jù)本發(fā)明，當應(yīng)用直線轉(zhuǎn)換如Radon或Hough轉(zhuǎn)換時，由于這些轉(zhuǎn)換空間的坐標軸對應(yīng)于已知或已確定的間距或角度，確定候選數(shù)組元素或域是否滿足已知或確定的直線約束是非?？烨液唵蔚?。例如，在一個實例中，每個將被檢測的線條的精確數(shù)目都是已知的并且確定在原始圖像是相互平行的。因此，相應(yīng)于這些將被檢測線條的每一個候選數(shù)組元素或域必須是一組候選數(shù)組元素或域的一部分，這些候選數(shù)組元素或域在轉(zhuǎn)換空間的“角”坐標中有相同的坐標值，并且在大致的公差范圍內(nèi)，該組中至少有與將被檢測的線條的數(shù)目相同的許多最大值(最小值)。因此沒有滿足該條件的任何候選數(shù)組元素或域可被簡單快速地忽略。
如果有多個滿足此條件的一組候選數(shù)組元素或域，或者如果有一組比將被檢測的線條的特定值有更多的數(shù)目，那么線條之間已知或確定的彼此間的間距可被用于進一步減少候選數(shù)組元素或域，直到只與那些將被檢測的實際線條相對應(yīng)。例如，在允許的公差范圍內(nèi)，在轉(zhuǎn)換空間的一個特殊角度坐標中，每一組實際對應(yīng)于將被檢測的線條的候選數(shù)組元素或域必須用對應(yīng)于已知或確定的許多將被檢測的線條間的間距差異沿著“間距”坐標軸與該組中其它成員隔開。不滿足該條件的任何候選數(shù)組元素或域?qū)⒈缓雎?。典型地，在這些篩選步驟之后，在原始圖像中，剩余的候選數(shù)組元素或域大致對應(yīng)于實際的將被檢測的線條。
在涉及到將被識別的相互平行線條的另一個實例中，依據(jù)本發(fā)明的不同的圖像放大操作，趨向于確保將被識別的線條導(dǎo)致適當極性局部極值，在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)中這些適當極性局部極值是在相對的最極值的局部極值中。在這個實例中，執(zhí)行一個將元素或域集合的每“列”相加的操作，這些元素或域在轉(zhuǎn)換空間沿“角度”坐標軸中具有有相同坐標值。因此，對應(yīng)于將被確定的相互平行的線條，轉(zhuǎn)換空間中沿著“角度”坐標軸有相同坐標值相應(yīng)的一組局部極值將被求和以能夠沿著角度坐標軸中生成一個適當極性的一維全局極值。
因此，對應(yīng)于沿著角度坐標軸中一個適當極性的一維全局極值適當極性的一維全局極值，一個實際上相應(yīng)于將被確定的線條的局部極值的“選擇”范圍可以被約束到二維的轉(zhuǎn)換空間，這個轉(zhuǎn)換空間存在于角度坐標的附近。尤其是在這樣的一些實例中，在所限制的選擇區(qū)域內(nèi)的最極端的局部極值被用于對應(yīng)將被檢測的線條。在其他這樣的實例中，在所限制的選擇范圍內(nèi)，此范圍也對應(yīng)于一個為相互平行的線條確定的線條間距約束，一些最極端的局部極值被用于對應(yīng)將被檢測的線條。
應(yīng)該明白這是一個所確定線條約束或相應(yīng)的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)如何用于提供一個實際上對應(yīng)于將被檢測的線條的局部極值的限制選擇范圍的例子。根據(jù)其他類型線條約束或?qū)?yīng)的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的限制一個選擇范圍的方法對于這里所包括講授的本領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
應(yīng)該明白盡管已詳細描述了穩(wěn)健地檢測平行線條的例子，但類似的原理可適用于穩(wěn)健地篩選對應(yīng)于與將被檢測的相互定位的非平行線的候選數(shù)組元素或域。更常見的是，在轉(zhuǎn)換空間候選數(shù)組元素或域中生成可檢測的最大值(最小值)的任何已知或確定的相互間的間距、相互間的角度和/或其他背景參考特征的角度可以被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170用于篩選和/或除去不合適候選數(shù)組元素或域，并且更能穩(wěn)健地識別將被檢測的實際線條。
應(yīng)該明白由于這種篩選尤其簡單、快速和可靠，在使用這種篩選的許多的實例中，有效地限制候選數(shù)組元素或域的數(shù)量的任何閾值或其他參數(shù)或操作可被設(shè)置或排列來確保至少所有對應(yīng)于將被檢測線條的轉(zhuǎn)換空間最大值(最小值)可作為候選者保留。也就是說，這種閾值或操作可被適當設(shè)置，以便對應(yīng)于圖像外來特征的轉(zhuǎn)換空間最大值(最小值)可作為候選者被包括。
這種適當?shù)姆椒ㄊ咕€條檢測錯誤極小或沒有風(fēng)險，因為依據(jù)本發(fā)明的這種方法先前描述的候選者的篩選是非常簡單、快速和可靠的。因此，當對所有將被檢測的實際線條提供穩(wěn)健的完全檢測時，相對于錯誤的檢測，依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的許多實例尤其穩(wěn)健。另外，正如前面提到，這些系統(tǒng)和方法的不同實例可在一個非常有條理和簡單的模式下執(zhí)行并且操作速度非?？臁?br> 在許多實例中，當剩余的候選數(shù)組元素或域(例如適當極性局部極值)和已知或確定的線條約束相配，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路170就輸出一個表示在已被識別和/或定位的原始圖像中將被檢測線條的信號。在許多實例中，基于它們確定好的定位，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路170也輸出一個表示在原始工件中將被檢測的線條是否根據(jù)它們所確定的位置傳遞一組特定檢測標準的信號或信息。否則，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170就輸出一個錯誤信號或一個表示這個工件不包括滿足已知或確定線條約束的線條，并且應(yīng)被去除和/或進一步分析的信號。
應(yīng)該面自在其他許多實例中，上面描述的關(guān)于線性變換操作的某些步驟或操作可被去除或取代，這樣線性變換操作可在一個更為簡單和快速的方式下執(zhí)行。例如，如果每個包括已知相對定位的將被檢測線條的工件可被相對于圖像幀進行設(shè)定或安排，以便相對于圖像幀來說，將被檢測的線條的角度通常被限制在一個預(yù)先確定的相應(yīng)角度允許范圍內(nèi)，于是轉(zhuǎn)換操作只需為那些轉(zhuǎn)換空間中的元素或域執(zhí)行，這些轉(zhuǎn)換空間中的元素或域都在相應(yīng)的角度允許范圍內(nèi)。當然，這也自動去除了可能在轉(zhuǎn)換空間中其他位置產(chǎn)生的不相關(guān)的最大值(最小值)，減少或根本去除了篩選未在轉(zhuǎn)換適當部分的候選數(shù)組元素或域的必要。
進一步講，應(yīng)該明白如果包括已知相對方位的將被檢測線條的每個工件相對于圖像幀設(shè)置或安排，以便將被檢測的線條通常被限制在一個相對于圖像幀允許的預(yù)先的間距范圍內(nèi)或圖像中的參考間距原點，那么轉(zhuǎn)換只需為那些在轉(zhuǎn)換空間中相應(yīng)的間距范圍內(nèi)的元素或域執(zhí)行的操作。這樣就大大減少了轉(zhuǎn)換操作所需的時間，和進一步自動去除了可能在轉(zhuǎn)換空間中其他位置產(chǎn)生的不相關(guān)最大值(最小值)，還減少或根本去除了更廣泛地篩選候選數(shù)組元素或域的必要。
應(yīng)該明白在以前的討論中，為了篩選或限制候選數(shù)組元素或域或局部極值，已知或確定的線條約束或它們相應(yīng)的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的應(yīng)用，通常是作為在轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)范圍內(nèi)或二維轉(zhuǎn)換空間中發(fā)生進行描述的。如果轉(zhuǎn)換類型和/或轉(zhuǎn)換空間維數(shù)類型選擇適當，它們通常會十分有效的執(zhí)行。然而，依據(jù)本發(fā)明的方法并不受如此局限。在許多實例中，如果相關(guān)線條約束的篩選或限制可更為簡單地應(yīng)用在其他的參數(shù)空間，一組候選局部極值就可被轉(zhuǎn)化為另外的參數(shù)空間中的相應(yīng)線條表示。例如，一組候選局部極值可簡單地轉(zhuǎn)換一組對應(yīng)于原始工件圖像的線條位置。然后，如果需要，約束可用于這些線條定位。因而，前面的相應(yīng)于不同的線條約束的篩選或限制操作僅僅是舉例，而不是起限制作用。
應(yīng)該明白在許多實例中，利用各自不同的高度專用的工件類型的參數(shù)，已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170通過使用是高質(zhì)量工件類型特有的不同參數(shù)在原始圖像上分別操作作已處理的圖像、從屬圖像和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合。也就是說，對于一個給定類型的工件，線條約束和專門圖像特征往往是非常獨特的。因此，為了利用上面所述的計算機圖像檢測系統(tǒng)10高效、可靠和穩(wěn)健地檢測任何工件，這些不同的參數(shù)必須被對應(yīng)于那種類型工件的一個代表性圖像所確定，并被合并到相應(yīng)檢測工件類型的計算機圖像檢測系統(tǒng)10所使用的部分程序中。
尤其是，已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150，線性變換電路、程序或應(yīng)用程序160，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170和工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180在訓(xùn)練模式等過程中根據(jù)將被檢測的特定工件和由該工件的圖像測量儀器200所捕獲的原始輸入圖像來用于確定、定義和/或調(diào)節(jié)不同的參數(shù)，這些不同的參數(shù)由處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170所利用。
總的來說，在確定、定義和/或調(diào)節(jié)不同參數(shù)的操作中，計算機圖像檢測系統(tǒng)10的操作者，在調(diào)節(jié)計算機圖像系統(tǒng)200以集中在一個預(yù)期的包括將被檢測的線條的工件部分上，和設(shè)置合適的照明系統(tǒng)后，就捕獲包括被檢測的線條的工件部分的一幅圖像。
然后，在利用不同的線條約束或特征來篩選候選數(shù)組元素或域的那些實例中，正如上面所提出的，操作者定義一個或更多的線條約束，或者通過操作工件定義特征提取電路、程序或應(yīng)用軟件190來分析一個工件定義文件，或者通過利用不同的圖像處理和/或檢測工具來作為在捕獲圖像中出現(xiàn)的將被檢測的凸版照相線條的特征，正如下面參考圖5所提到的。另外，相似的操作可用于定義捕獲圖像的背景部分中的一個或更多特征，它們將作為為確定涉及這些特征的一個或更多線條約束的參考線條或點。
也就是說，操作者可以定義線條約束以便只定義相關(guān)或線條內(nèi)的約束。另外，可代替這些線條內(nèi)的約束，操作者也可定義約束，例如，線條內(nèi)的約束，它定義了被識別的線條和出現(xiàn)在捕獲圖像中的工件的其他特征間的關(guān)系。然后操作者可以啟動工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180生成部分程序指令，這些指令記錄和/或利用這些線條內(nèi)和/或線條外約束。
總的來說，操作者操作已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140從一個原始捕獲圖像生成一個處理圖像。正如上面所說的，在許多實例中，依據(jù)本發(fā)明的原理，一個缺省的圖像處理操作的集合或序列可以設(shè)置在存儲器部分130中，以便相對不熟練的操作者通過選擇和/或調(diào)節(jié)一個或更多處理參數(shù)可操作圖像處理操作的缺省序列，這些參數(shù)高效地定制了一個特殊工件的這些處理操作。
在此情況下，利用處理參數(shù)的一個起始或最初值，操作者最先調(diào)用處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件。一旦利用處理參數(shù)的這個最初或起始值生成處理圖像，操作者就顯示正在生成的處理圖像并確定處理參數(shù)當前值是否應(yīng)被調(diào)節(jié)。正如上面所提到的，在一個實例中，處理參數(shù)定義當前利益象素附近的尺寸，這個尺寸被分析以確定最小(最大)圖像數(shù)據(jù)，此圖像數(shù)據(jù)用于代替處理圖像中的當前利益象素的圖像數(shù)據(jù)。同樣，正如上面所提到的，應(yīng)該明白在許多實例中，這種的處理參數(shù)應(yīng)被選擇，以便將被檢測的線條寬度和/或連續(xù)性將得到充分的提高。另外，在許多實例中，處理參數(shù)可被選擇來抑制工件背景表面上的高空間頻率線性特征。
另一方面，應(yīng)該明白處理參數(shù)不能太大，以至于處理圖像中兩個鄰近的線條合并為另外一條，從而導(dǎo)致不可能將兩線條區(qū)分開。還應(yīng)該明白處理圖像中的放大線條與模糊線條很相似，并且這就可能為實現(xiàn)定位一個線條而降低了分辨率、重復(fù)性和/或精確度。實際上，根據(jù)特殊的檢測需要或一個特殊工件間，處理參數(shù)的選擇應(yīng)該能夠在這些不同因素之間提供一個預(yù)期的平衡。
應(yīng)該明白在其他許多實例中，而不是使操作者顯示生成的處理圖像和決定是否調(diào)節(jié)處理參數(shù)值，與通過工件定位文件特征提取電路、程序或應(yīng)用軟件190確定，或通過分析一個將被檢測線條的凸版照相圖像相同，根據(jù)不同相鄰線條的線條間距，通過工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180，可自動確定處理參數(shù)數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，基于任何兩個將被檢測線條間的最近間距，處理參數(shù)通常將被約束。
在一個實例中，本發(fā)明者已經(jīng)確定，當應(yīng)用先前描述的相鄰半徑作為一個處理參數(shù)值時，如果鄰近半徑大致是兩個將被檢測線條的間距的1/10到1/13時，就可以得到好的結(jié)果。然而，由于依據(jù)本發(fā)明方法的整體穩(wěn)健性，和前面提到的對于特殊類型的工件檢測的適當權(quán)衡，這個范圍僅是舉例用，并沒有限制作用。一旦確定適當?shù)奶幚韰?shù)數(shù)據(jù)，就調(diào)用工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180來將該數(shù)據(jù)到嵌入該工件的部分程序中。
接著，操作者啟動從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150將適當?shù)奶幚韴D像轉(zhuǎn)換為一個可能對應(yīng)于將被檢測線條象素的從屬圖像。尤其是，正如上面所說的，在許多實例中，從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150應(yīng)用一個圖像數(shù)據(jù)閾值到處理圖像中以生成二進制的從屬圖像。和處理圖像很相似，在許多實例中，依據(jù)本發(fā)明原理的一個或更多缺省的從屬確定操作可設(shè)置存儲器130中，以便一個相對不熟練的操作者可以通過選擇和/調(diào)整操作一個或更多從屬參數(shù)，這些參數(shù)高效地定制了一個特殊工件的缺省從屬確定操作。在此情況下，利用一個起始或最初值，操作者就可開始調(diào)用從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150。一旦利用這個起始或最初值的從屬圖像生成，操作者就可以顯示生成的處理圖像，并且確定處理參數(shù)的當前值是否需要調(diào)整。
例如，在許多實例中，正如上面所說，從屬參數(shù)是一個圖像數(shù)據(jù)閾值。在這種實例中，如果從屬圖像的當前值和一個圖像數(shù)據(jù)極值太接近，那么在從屬圖像中一個象素不足的數(shù)量就會被識別為線條的數(shù)量，即，如果從屬圖像中的線條太“稀疏”了，可調(diào)整從屬參數(shù)遠離那個極值。相反，如果從屬圖像數(shù)據(jù)非常接近其他圖像數(shù)據(jù)極值，這樣許多象素就會被識別作為從屬圖像中的“線條”，以致于“線條”不可能從彼此之間和/或從背景中區(qū)分出來，更確切地說，如果在從屬圖像中的“線條”太“雜亂”了，可調(diào)整從屬參數(shù)遠離那個極值。尤其是參考圖8和圖9，這種考慮將在下面更詳細地討論。
應(yīng)該明白操作者可重復(fù)執(zhí)行這種分析，或者通過工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180自動執(zhí)行。一旦確定了從屬參數(shù)的適當?shù)闹?，工件部分程序生成電路、程序或?yīng)用軟件180就被啟動以使該值嵌入到一個或更多工件的部分程序指令中。
依據(jù)本發(fā)明的許多實例中，由于在轉(zhuǎn)換空間中篩選候選數(shù)組元素或域的上述不同操作的效率，應(yīng)該明白在許多實例中，可適當設(shè)置有效限制了象素的任何從屬極值等，這些象素作為對應(yīng)于將被檢測的線條顯示在從屬圖像中。即，從屬參數(shù)的設(shè)置要使至少實際上對應(yīng)于線條的大部分象素被作為線條成員表示。盡管這個會產(chǎn)生一些對應(yīng)于圖像外來特征的象素，這也是真實的，這些圖像的外來特征也作為線條成員表示。
這種保守的方法使線條檢測錯誤極小或沒有風(fēng)險，因為依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，前述的在轉(zhuǎn)換空間的候選篩選是特別的簡單、快速和可靠。因此，和在前的高度織構(gòu)和/或低對比度的背景的檢測線條的方法相比，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法尤其穩(wěn)健能防止錯誤檢測，同時為所有實際將被檢測的線條提供完全穩(wěn)健的檢測。另外，正如前面指出的，該系統(tǒng)和方法可在十分有條理和簡單的模式下執(zhí)行，并且操作速度非常快。
總的來說，操作者接下來按順序調(diào)用線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160將從屬圖像轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合，并且調(diào)用轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170分析生成的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合來檢測將被檢測線條的位置。正如下面參考圖4、10和11所描述的，在許多實例中，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170根據(jù)一個變換分析參數(shù)的最初或起始值，開始分析轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合。然后，根據(jù)如何使生成的線條檢測結(jié)果與將被檢測線條的特征更接近的匹配，操作者重復(fù)地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換分析參數(shù)和重新調(diào)用轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170，直到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170精確識別只有那些實際對應(yīng)于將被檢測的預(yù)期線條的數(shù)組元素或域。當然，應(yīng)該明白操作者可重復(fù)執(zhí)行這種分析或通過轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170自動執(zhí)行。
應(yīng)該明白如果轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的值不能調(diào)整，那么只有預(yù)期的線條被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170識別，正如上面關(guān)于從屬圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件150和/或已處理圖像生成電路、程序或應(yīng)用軟件140所指出的，操作者就可以調(diào)節(jié)從屬參數(shù)和/或處理參數(shù)的值。在此情況下，就像上面所提到的，考慮到新的處理和/或從屬圖像，操作者會重新調(diào)用線性變換電路、程序或應(yīng)用軟件160和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析電路、程序或應(yīng)用軟件170來再次調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的值。一旦確定了適當?shù)霓D(zhuǎn)換分析參數(shù)的值，工件部分程序生成電路、程序或應(yīng)用軟件180就被啟動而產(chǎn)生用于轉(zhuǎn)換分析參數(shù)所確定值的一個部分程序指令。
在許多實例中，對于每個圖像，控制系統(tǒng)部分100將一個或更多的檢測操作結(jié)果輸出給輸入/輸出接口110以能將結(jié)果輸出給其中一個不同的顯示設(shè)備112，該顯示設(shè)備112可包括監(jiān)控器111、打印機等?？刂葡到y(tǒng)部分100也可以將一個或更多的檢測操作結(jié)果存儲在存儲器130中。
在執(zhí)行不同的檢測操作中，許多已知的圖像處理和/或特征分析或檢測工具可協(xié)助使用。例如，這種工具可包括形狀或圖案匹配工具，邊緣和/或邊界檢測工具，圓形和維數(shù)測量工具等。在一個依據(jù)本發(fā)明的精確計算機圖像檢測系統(tǒng)中利用這種視頻工具的例子將參考圖5進行更詳細的描述。
在依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的許多實例中，圖像檢測操作包括利用線條參數(shù)轉(zhuǎn)換和線條約束操作來定位和檢測互相關(guān)聯(lián)或平行的線條。一旦圖像檢測操作產(chǎn)生并被存儲，生成的圖像檢測操作可作為部分程序中的一個步驟，來操作計算機圖像檢測系統(tǒng)10對所獲得的圖像執(zhí)行檢測和測量操作。
圖3是一幅流程圖，表示一個生成和利用部分程序來檢測一個工件的方法的實例，該工件上有高度織構(gòu)的和/或低對比度表面，該表面上高度織構(gòu)和/或低對比度地嵌入、陣列或疊加了許多線條。如圖3所示，操作從步驟S100開始，一直到步驟S200，其中產(chǎn)生了一個部分程序，它不能用于檢測具有許多線條的高度織構(gòu)和/或低對比度表面的工件部分。然后，在步驟S300中，運行生成的部分程序。下一步，在步驟S400中，利用該部分程序，具有高度織構(gòu)和/或低對比度表面和線條數(shù)目的許多工件被檢測。該操作繼續(xù)到步驟S400，在該步驟中方法的操作就結(jié)束了。
圖4是一幅流程圖，指出為至少生成部分程序的一部分的方法的一個實例，該程序檢測了具有大量嵌入、陣列或疊加在工件上的線條的高度織構(gòu)和/或低對比度的工件，其中線條的相對定位是已知的。如圖4所示，操作總步驟S200開始，一直到步驟S205，其中操作者將一個圖像檢測系統(tǒng)輸入到一個學(xué)習(xí)模式中。然后，在步驟S210中，操作者通過控制計算圖像檢測系統(tǒng)生成部分程序的第一部分來將至少一個高度織構(gòu)和/或低對比度的工件的所需部分放置到圖像檢測系統(tǒng)的一個視覺范圍中，使圖像檢測系統(tǒng)集中于工件的所需部分上，并且適當?shù)卣樟凉ぜ脑摬糠帧Ｏ乱徊?，在步驟S215中，捕獲一個高度織構(gòu)和/或低對比度的工件的預(yù)期部分的輸入圖像，該工件在圖像檢測系統(tǒng)的視覺范圍內(nèi)。然后操作持續(xù)到步驟S220。
應(yīng)該明白依據(jù)本發(fā)明，高度織構(gòu)和/或低對比度的工件的預(yù)期部分將有許多已知相互定位的線條。也就是說，對于每個相似的工件，那些線條相互之間將一致安排。而且，應(yīng)該明白作為步驟S210的一部分，或者通過明確地將這些數(shù)據(jù)合并到由部分加工編程語言編寫的部分程序指令中，或者通過調(diào)節(jié)圖像檢測系統(tǒng)直到工件的相對位置和圖像檢測系統(tǒng)和工件上的光源生成了一個可接受的捕獲圖像，或利用這兩種技術(shù)，操作者會定義照明設(shè)備和/或焦點和/或視圖設(shè)備范圍。還應(yīng)該明白這些生成可接受捕獲圖像的參數(shù)數(shù)據(jù)被合并為一個或更多正在生成的部分程序的部分程序指令。
在步驟S220中，捕獲的輸入圖像輸出到圖像檢測系統(tǒng)的控制系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)等。下一步，在步驟S225中，在許多實例中，操作者定義一個或更多線條參數(shù)或線條約束，這些線條參數(shù)或線條約束定義一個或更多捕獲圖像中將被檢測線條間的關(guān)系和/或一個或更多捕獲圖像中與其他特征的關(guān)系。操作持續(xù)到步驟S230。然而，應(yīng)該明白在許多實例中，這種線條約束、線條參數(shù)和/或關(guān)系都沒有使用。在這種實例中，省略了步驟S225，并且操作直接從步驟S220跳到步驟S230。
當需要使用時，這些關(guān)系可以定義，例如，一對線條間的角度，如平行線的0°和垂直線的90°，一個與所定義的原點相關(guān)的一對線條和/或所捕獲圖像的一對軸之間的間距，一個其中的線條和一個出現(xiàn)在所捕獲的輸入圖像中工件特征一個邊緣或一些其他線條或類似線條特征或一些其他類型特征之間的角度。在許多實例中，操作者將一個或更多圖像處理和/或特征分析工具應(yīng)用到輸入圖像中來確定和/或定義這些一個或更多線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系。這種操作的例子將參考圖5在下面進行詳細的描述。另外，在其他許多實例中，除去或代替操作者定義的，這些線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系可以從工件定義數(shù)據(jù)中，如一個定義工件的CAD文件提取出來。
在步驟S230中，至少一個處理參數(shù)的第一個或下一個值被選擇為一個當前值。在這些包括步驟S225的實例中，該處理參數(shù)可以根據(jù)至少部分一個或更多經(jīng)過定義或確定的線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系，例如線條間距來確定。下面參考圖5-7將詳細討論相關(guān)的考慮。下一步，在步驟S235中，處理參數(shù)的當前值用于從捕獲圖像中生成一個處理的圖像。于是，在步驟S240中，就作出一個生成的處理圖像是否被接收的確定。如果接收，操作就跳到步驟S245。否則，操作就回到步驟S230，其中處理參數(shù)的另一個值被選擇為當前值。應(yīng)該明白在步驟S240中，該決定可以通過將生成的處理圖像顯示給操作者同意來產(chǎn)生。在其他許多實例中，決定可以不通過操作者的輸入，由自動分析處理圖像產(chǎn)生。相關(guān)考慮將在下面參考圖6和7進行更詳細的討論。
在步驟S245中，一旦獲得一個適當?shù)奶幚韴D像，利用處理參數(shù)的當前值而生成處理圖像的一個部分程序指令就能被生成或記錄。于是，在步驟S250中，從屬參數(shù)的第一個或下一個數(shù)據(jù)被選擇為從屬參數(shù)的當前值。下一步，在步驟S255中，線條從屬參數(shù)的當前值用于從處理圖像中生成一個從屬圖像。于是，在步驟S260中，就確定生成的從屬圖像是否可接受的決定。如果接收，操作就繼續(xù)到步驟S5265。相反，操作就回到步驟S250，其中線條從屬參數(shù)的另一個值作為當前值被選擇。
應(yīng)該明白在許多實例中，步驟S260中的決定可以通過將從屬圖像顯示給審查和同意的操作者來產(chǎn)生。在許多其他實例中，除去或代替操作者的同意，步驟S260中的決定可以自動產(chǎn)生。還應(yīng)該明白無論是開始或者是在當前從屬圖像被拒絕后，步驟S255中的選擇都可以自動或通過操作者生成。相關(guān)從屬圖像決定的許多考慮將在下面參考圖8和9進行更詳細的討論。
在步驟S265中，從屬參數(shù)的一個合適的值經(jīng)過確定后，就產(chǎn)生或記錄一個部分程序指令以能從該確定的線條從屬參數(shù)中的處理圖像中生成從屬圖像。于是，在步驟S270中，一個線性變換被用到從屬圖像來將從屬圖像轉(zhuǎn)換為一個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合，該數(shù)據(jù)集合經(jīng)過分析來識別線條參數(shù)，如當前在原始捕獲圖像中的線條數(shù)量、相對或絕對角度、相對或絕對間距等。然后操作繼續(xù)到步驟S275。
正如上面所述，在許多實例中，用于從屬圖像的線性變換可為Radon變換、Hough變換或其他任一已知或后來發(fā)展的變換，該變換允許確定至少一些表示了工件的將被確定線條的特征的線條參數(shù)。應(yīng)該明白在依據(jù)本發(fā)明的包括步驟S225的許多實例中，正如上面所述，如果希望線性變換在一個參數(shù)空間格式中提供轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，該參數(shù)空間格式與用于表示線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系等特性的參數(shù)相對應(yīng)。在許多實例中，這些參數(shù)包括線條角度和/或線條偏移和/或相對于軸和/或參考坐標系統(tǒng)的原點的位置。
在步驟S275中，選擇一個轉(zhuǎn)換分析參數(shù)，或者一個或多個轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的第一個或下一個值作為當前值。下一步，在步驟S280中，數(shù)據(jù)分析參數(shù)的當前值用于識別轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合中的特殊數(shù)組元素，該轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合代表了原始輸入圖像中的線條。于是，在步驟S285中，根據(jù)轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的當前值，來確定所識別的線條是否精確地對應(yīng)于需要識別的原始輸入圖像中的線條。如果是，操作就繼續(xù)到步驟S290。相反，操作就回到步驟S275，其中選擇一個新的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)數(shù)據(jù)。尤其是如果有更多的線條需要識別，轉(zhuǎn)換分析參數(shù)將調(diào)整為更具有可選擇性。相反，如果實際上識別的線條比所有預(yù)期將被識別的線條更少，轉(zhuǎn)換分析參數(shù)將調(diào)整為具有較小的選擇性。關(guān)于線性轉(zhuǎn)換操作和相關(guān)的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的不同考慮將在下面參考圖10和11進行更詳細的討論。
應(yīng)該明白通過在步驟S285中給回顧和同意的操作者顯示識別線條的集合能夠執(zhí)行這種確定。在許多實例中，正如被顯示圖像中在例如圖12中放大的那樣，這種顯示包括激昂已識別的線條疊加在原始工件圖像上，以便操作者可以判斷線條識別結(jié)果的可接受性。例如，在許多不包括步驟S225的線條約束決定操作的實例中，這種操作尤其有用。在包括步驟S225的不同實施例中，除了或代替操作者的分析，識別線條集合可以與手工的、半自動化的或自動化的與確定的線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系相對比，或另外評估利用。
在許多實例中，操作者進入以一個學(xué)習(xí)方式執(zhí)行一個對比或評估的程序步驟或操作，這些步驟或操作記錄在部分程序中。在其他的許多實例中，執(zhí)行這樣一個對比或評估的操作設(shè)置為控制系統(tǒng)部分100的以前確定的和/或二次操作。在此情況下，為了采用一個特殊工件的對比或評估，只有表示了線條約束的特征，例如，線條的數(shù)目和/或它們的角度和偏移量等的可變參數(shù)需要在部分編程過程中提供。
在步驟S290中，將從屬圖像轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合和分析轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合的一個或更多的部分程序指令根據(jù)所確定的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)而生成或記錄。下一步在步驟S293中，為完成檢測有許多嵌入、陣列或疊加在工件上的線條的高度織構(gòu)和/或低對比度圖像的部分程序，執(zhí)行任何附加的部分程序生成操作。然后，在步驟S296中，訓(xùn)練模式結(jié)束。于是操作就繼續(xù)到步驟S299，其中操作回到步驟S300。
在許多實例中，以前的描述假定，為了步驟S240中的評價或分析，在步驟S235中獲得或顯示已處理圖像是十分有用的。于是，從確定和評價從屬圖像的步驟S255和S260，分別描述確定和分析已處理圖像的操作。然而，更普遍的是，應(yīng)該明白從屬圖像操作也可認為是已處理圖像操作的擴充。于是，應(yīng)該注意到在許多實例中，就不存儲或顯示已處理圖像，并且可以合并和/或不區(qū)分確定從屬圖像和已處理圖像的不同操作。
然而，在另外的實例中，已處理圖像可以存儲或顯示，而從屬圖像可不存儲或顯示，并且用于線條從屬決定的不同操作可以包括及不從后來用于線條確定的不同的操作中區(qū)分，例如上面參考步驟S270-S285所述的以及下面將進行詳細描述的那些線條確定操作。因此，應(yīng)該明白包括在步驟S230-260中先前描述的處理和從屬圖像操作共同構(gòu)成一個具有更多常用處理工件圖像步驟的實例，和大致的背景象素相比，在執(zhí)行包括在線條確定操作中的轉(zhuǎn)換操作前，該實例能夠提高可能的線條象素。
同樣，應(yīng)該明白尤其在許多實例中，至少一個線條約束是已知或確定的，例如，包括步驟S225不同的實例，步驟S285可自動執(zhí)行，并且步驟S275-S285可以合并和/或不區(qū)分出來。因此，應(yīng)該明白以前描述的選擇轉(zhuǎn)換分析參數(shù)、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析和包括步驟S275-S2850的線條結(jié)果評價的操作一起組成一個實例，該實例有一個更為常見的分析轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)來確定或識別將被確定的線條步驟。這種相關(guān)的線性變換分層參數(shù)和線條識別考慮將在下面參考圖10和11進行更詳細的討論。
還應(yīng)該明白在這些執(zhí)行涉及步驟S225的線條約束操作的實例中，倘若在任何利用結(jié)果線條約束的操作之前執(zhí)行這種約束確定操作，這種操作可按圖4中出現(xiàn)的操作順序在任何方便的點實際執(zhí)行。
還應(yīng)該明白參考圖3描述的實例通常作為一個例子描述，在此例子中，包括在步驟S230-S235和步驟S250-S25中的不同的圖像放大操作設(shè)置為以前確定的技術(shù)和/或二次操作，并且控制這種操作的不同參數(shù)通常通過操作者或自動地選擇，來完全確定這種操作。然而，就像以前描述的，在其他許多實例中，作為提供一個用于步驟S270的操作的放大圖像的可選方法，一個高效熟練的操作者可獨立生成部分程序指令來提供用于代替包括步驟S230-S235和S250-S255操作的技術(shù)。這種獨立生成的部分程序指令通常通過這里許多實例中提到的圖像放大技術(shù)產(chǎn)生。
圖5表示了一個高度織構(gòu)和/或低對比度工件的捕獲輸入圖像300的實例，其中該工件上有許多嵌入、形成或疊加的線條。尤其是，圖5表示了一個編制安全氣袋的材料。利用一個放大透鏡捕獲圖像300，這樣該材料的編制線在圖像中就非常明顯。如圖5所示，圖像300包括許多較深的疊加線條301-306，它們是利用依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或方法將被檢測的線條。由于編制材料的織構(gòu)，疊加線301-306實際上主要由通常沿著圖5中虛線所示的線條定位所分開的線條片斷組成，為了方便表示這些將被檢測的片斷的或“雜亂”的線條，它們已經(jīng)增加在圖5中。在捕獲圖像300中，編制材料的凸起部分將相對較多的光線反射給了圖像捕獲裝置，于是在圖像300中顯得較亮。這樣，圖像的深色部分表示了線條301-306，以及在編制材料中是“山谷”的高度織構(gòu)材料的部分，因此接收到較少的光線和/或反射給圖像捕獲裝置較少的光。于是，由于因編制材料中的線條和“山谷”之間間隔的引起的線條301-306和圖像深色部分，在深色部分間就具有相對低的對比度。
由于高度織構(gòu)材料也有高度規(guī)則性，正如圖像300中通過線狀特征307或與線狀特征307鄰近的織物中“山谷”及它們類似的水平對應(yīng)物的放大，高度織構(gòu)編制材料的線條生成線狀的特征。應(yīng)該明白這種線狀特征也將在轉(zhuǎn)換空間中生成許多相應(yīng)的最大值(最小值)。然而，還應(yīng)該明白以前描述的為生成處理圖像和從屬圖像的操作產(chǎn)生了通過線性變換轉(zhuǎn)換的圖像以能在轉(zhuǎn)換空間中相應(yīng)于將被檢測的線條提供一個全局最大值(或最小值，如果適用)，并且與不同的局部最大值(或最小值)識別分析方法相比，這種全局最大值(或最小值，如果適用)可被高速可靠地識別。
而且，應(yīng)該明白前面描述的為確定一個或更多線條約束或參數(shù)的執(zhí)行操作的許多實例中，并且就像前面描述的，這些約束用于篩選候選數(shù)組元素或域，這些背景中的線狀特征可更為容易地從將被檢測的線條中區(qū)分出來。更進一步，在這種實例的進一步修改中，正如下面關(guān)于線段343和353的描述，一個或更多對應(yīng)于這種線狀背景特征的最大值(或最小值)，特別是這種最大值(最小值)的角定位坐標可提供一個參考線角度，該線角度對于穩(wěn)健地篩選和/或識別將被檢測的實際線條是有用的。
圖5也表示了許多視頻工具特征，這些特征由操作者在圖像中定位，或在不同實例中利用適當?shù)膱D像處理和/或分析工具自動定位。尤其是，在圖5所示的實例中，與一個實例“點工具”等相關(guān)的許多點識別標記320放置在由操作者評估的并與圖像300中線條301-306的位置相對應(yīng)的位置上，該實例的“點工具”在多種商業(yè)計算機圖像系統(tǒng)和軟件中可用。在圖5表示的實例中，這些點識別標記320在相對于一個坐標系統(tǒng)原點310定義的圖像300中有位置，該原點位于圖像300的中心。根據(jù)識別這些點識別標記320之間的距離，例如利用一個可在多種商業(yè)計算機圖像系統(tǒng)和軟件中得到的“距離工具”等，可確定相鄰成對的線條301-306間的距離或線條間距331-335。
另外，通過利用一個放置在其中一該線條上的標記340的第一線條定義集合，和相對于背景線狀特征307放置的標記350第二線條定義集合可以定義線條301-306，如圖5中的線條304的一般角度定位。尤其是，在圖5中表示的特定實例中，對線條301-306定義的其中一個線條參數(shù)、線條約束或關(guān)系是它們相對于圖像300中出現(xiàn)的工件背景織物的一個相對固定特征的角。
因此，包含了一組定義了一條線段343的標記341和342的標記340的第一定義集合位于線條301-306其中之一上，例如圖5的線條304上。同樣，包含了定義了一條線段353的標記351和352的標記350的線條定義集合位于一個工件的背景表面的線狀特征上，例如線狀組合特征307上。根據(jù)這些標記，依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以確定線段343和線段353之間的一個角度?；诰€段343和線段353的角的識別，例如，利用一個可在多種商業(yè)計算機圖像系統(tǒng)和軟件中得到的“角度工具”等，就可以在一個利用計算機圖像系統(tǒng)的坐標系統(tǒng)中確定線條301-306的角和/或確定線段間的相對角度。在許多實例中，作為當檢測形成于后來工件上的后來線條要滿足的一個線條約束，依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法將處理將被檢測線條間的相對角，這些工件將依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法繼續(xù)分析。
同樣，通過一個形成、嵌入或疊加在稍后另一件將被檢測的工件上的在后線條集合，在線條301-306間定義的間距331-335定義了需要滿足的線條參數(shù)、線條約束和/或關(guān)系。另外，間距331-335也可以用于確定或定義處理參數(shù)，這些處理參數(shù)用于擴大由圖像300生成的處理圖像中的線條的可見度。
圖6和圖7分別表示了處理圖像400和410的兩個實例，其中處理操作和前面描述的分析相似，該分析是一個捕獲圖像中每個象素附近并在該象素的周圍附近識別最低圖像數(shù)據(jù)。正如上面所述，為了確定處理圖像，每個獨立象素給出從其附近識別最低圖像數(shù)據(jù)。對于圖6和圖7來說，分別使用附近的半徑處理參數(shù)的兩個不同數(shù)據(jù)。尤其是，在圖6中，處理參數(shù)的值，也就是說，周圍每個象素被分析以確定最小值(或最大值)圖像數(shù)據(jù)的附近的尺寸被設(shè)為5個象素。于是，對于圖像300中的每個象素來說，包括在一個有半徑為在每個象素周圍5倍象素間距的圓形區(qū)域中的一組象素進行分析以選擇出現(xiàn)在5×5的窗口內(nèi)有最小值(或最大值)的圖像數(shù)據(jù)。相反，圖7表示了當處理參數(shù)的值被設(shè)為8個像素時而獲得的處理圖像，于是在捕獲圖像300中定義一個半徑為在每個象素周圍有8倍象素間距的圓形區(qū)域。
如圖6和7所示，在已處理圖像400和410中，處理參數(shù)導(dǎo)致后來喪失圖像300背景的圖像亮度，于是出現(xiàn)在圖像300中的織物線狀特征較少被注意到。同時，線條301-306的稍微暗點兒的線段被擴展以便它們變得更為突出、寬及更為連續(xù)。例如，在圖6中，相對于背景，線條301-306就更加顯而易見。然而，由于處理參數(shù)數(shù)據(jù)非常小，雖然線條變得更清楚，但它們相對仍很狹窄和局部化。應(yīng)該明白處理參數(shù)的通常選擇要使處理線條不能變得太寬以至于靠近或并入到彼此中。
相比較而言，與圖7中，處理參數(shù)的值相對增大了。如圖7所示，這就導(dǎo)致了在相應(yīng)于將被檢測的線條的象素與背景象素間的通常較低的對比度。同樣，這也導(dǎo)致了線條301-303和線條304-306在處理圖像中的趨向更加彼此靠近。換句話說，這就導(dǎo)致了兩線條間背景圖像象素，如線條301和302，使它們的圖像亮度發(fā)生變化，于是，在不同的位置上，一個具有線條圖像數(shù)據(jù)的橋梁在線條301和302之間形成或接近形成。于是，相對于圖6中所示的結(jié)果，將被檢測的線條的位置就變得不好定義。
在許多實例中，在操作中，在選擇一個或更多處理參數(shù)數(shù)據(jù)的特定值后，生成一個測試處理圖像，如圖6所示的處理圖像400，并顯示給操作者(或在其他許多實例中，被自動分析)。如果操作者對所顯示的圖像滿意，那么處理參數(shù)的數(shù)據(jù)將用于后來的操作，該操作相應(yīng)于后來從相似工件中捕獲的圖像來生成處理圖像。如果不滿意，操作者上下調(diào)節(jié)處理參數(shù)的值，并生成一個新的處理圖像，該圖像如上面所述被再次進行分析。例如，如果最初但未被接受的附近半徑處理參數(shù)的值是3，操作者就會增大近半徑處理參數(shù)，例如為5，以得到圖6中所示的可接受的處理圖像400。相反，如果附近半徑處理參數(shù)的當前值是8，例如用于生成處理圖像410，操作者就會減小近半徑處理參數(shù)的值并生成一個新的處理圖像。
圖8和9表示了依據(jù)本發(fā)明從處理圖像400中生成的從屬圖像的兩個實例。如圖8和9中所示，從屬圖像500和510，分別為二進制圖像，其中二進制圖像的一個二進制圖像值分配給展示了與將被檢測的線條相關(guān)的特征的象素，而另一個二進制值分配給展示了與線條象素特征不同的特征象素?？偟膩碚f，如果處理圖像400有8位圖像數(shù)據(jù)的象素，其中值255代表了白色，于是可以通過選擇一個閾值或從屬數(shù)據(jù)來定義從屬圖像500或510，該閾值或從屬數(shù)據(jù)將形成線條301-306的較暗的或接近于0值的象素與較高值的背景象素分離開。在許多實例中，通過一個單個的從屬參數(shù)就可方便地確定從屬圖像，該單個從屬參數(shù)通過沿著一個最小和最大圖像值之間范圍的一個點或閾值進行定義。
例如，在一個實例中，本發(fā)明者已經(jīng)確定了處理圖像象素的圖像數(shù)據(jù)可成“柱狀”到圖像數(shù)據(jù)域，并且生成的柱狀圖通常相對于高度織構(gòu)或低對比度表面背景有一個峰值，該表面背景組成了大部分圖像。在許多實例中，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在此峰值的“適當極性”的一邊，尋找鄰近的域間的最大值變化的方位是有用的。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在許多實例中設(shè)置一個圖像數(shù)據(jù)閾值是很有用的，該閾值可用作近似于該值的一個從屬參數(shù)。
在下面的討論中，任意分配給前面描述的最大值變化的方位的圖像值和該圖像值范圍的最接近極值的圖像值間的差值為一個任意指定的一個值1。尤其是，分配給最大值變化方位值為1，分配給圖像數(shù)據(jù)范圍的最接近極值的值為0。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在一個實例中，設(shè)置比“1”更稍微接近于圖像數(shù)據(jù)范圍的最接近極值的圖像數(shù)據(jù)閾值是很有用的。通過分析從屬圖像500可看出此原因，該從屬圖像500是利用一個從屬參數(shù)的值為9(按照前面討論的)而生成的。相反，從屬圖像510是利用一個從屬參數(shù)為8的值(按照前面討論的)而生成的。
由于，在圖9所示的從屬圖像510中，從屬參數(shù)的值8相對較少包括，僅具有最極端圖像數(shù)據(jù)的象素作為線條301-306的成員被識別。相反，在圖8中所示的從屬圖像500中，從屬參數(shù)的值9相對更多包括。這就使從屬圖像中的線條相對雜亂。這就意味著至少一些可能背景象素已作為線條301-306的成員被識別。相應(yīng)地，在不同的特定工件上或在不同的特定工件圖像中，就會存在這樣的風(fēng)險這種從屬參數(shù)數(shù)據(jù)可將甚至更多的可能背景象素識別為線條象素，并且潛在地包括與線條象素一樣多的背景象素，以致于在依據(jù)本發(fā)明的后來線條檢測操作過程中線條就變得難于或不可能檢測或區(qū)分。
相反，由于在圖9中所示的從屬圖像510中，從屬圖像的值8相對較少包括，在從屬圖像500中，就更精確、專門地強調(diào)線條301-306，并且即使在一個不同的特定工件上有顏色或表面變化或在不同特定工件圖像上有圖像變化，也很可能正確地將它們識別出來。然而，一種權(quán)衡就是這會稍微增加風(fēng)險，即在不同的特定工件上或在不同的特定工件的圖像上，這種從屬參數(shù)數(shù)據(jù)可以排除一些可能的線條象素，并且潛在地排除許多線條象素，以致于依據(jù)本發(fā)明的后來線條檢測操作過程中，線條就變得難于或不可能檢測或區(qū)分。因此，尤其在包括線條約束來幫助將候選極值的選擇限制于那些與將被確定的實際的線條相對應(yīng)的實例中，從屬數(shù)據(jù)的選擇要稍微超出顯示了與相關(guān)將被檢測線條的特征的象素的包括范圍而不是小于該包括范圍，即使這會稍微增加線條的“雜亂”性。因此，應(yīng)該明白由于根據(jù)本發(fā)明方法的總體穩(wěn)健性和由于許多以前提到的適于一種特定類型工件檢測的權(quán)衡，前面討論的圖像數(shù)據(jù)閾值的特殊值僅是舉例用而不是起限制用。還應(yīng)該明白在本發(fā)明的許多實例中，在一個從屬圖像或其他形式的放大的圖像中表示的線條可以相當雜亂，這種圖像仍將為精確穩(wěn)健地識別這種線條提供基礎(chǔ)。
正如上面提到的，與處理圖像的決定相似，在許多實例中，操作者利用一個從屬參數(shù)的最初或起始數(shù)據(jù)來生成一個最初或起始從屬圖像。生成后，該最初或起始從屬圖像展示給操作者，允許操作者決定該生成的從屬圖像是否可接受。另一種可選擇方案是，在許多其他實例中，從屬圖像被自動分析。如果從屬圖像不可接受，操作者就更改從屬參數(shù)(或自動更改)的數(shù)據(jù)(或一個或更多數(shù)據(jù))，于是根據(jù)這個新的數(shù)據(jù)重新生成從屬圖像。一旦從屬圖像合適的值被確定，操作者就使一個或更多部分程序指令生成(或者它們自動生成)，這些程序指令捕獲相應(yīng)的從屬參數(shù)的值，并且使一個從屬圖像從隨后的處理圖像中生成。
圖10和11是表示通過將Radon轉(zhuǎn)換作用于具有許多線條的圖像而獲得的線性變換數(shù)據(jù)集合的坐標圖。圖10表示了一個Radon變換圖600，在這里出現(xiàn)是為了與圖11中所示的Radon變換圖形相對比，并將進一步說明在本發(fā)明的許多實例中，應(yīng)用許多從屬確定操作和/或候選數(shù)組元素或域的篩選操作的值。在許多實例中，一組變換參數(shù)集合如(間距、角度)的Radon轉(zhuǎn)換通過具有圖像數(shù)據(jù)g(x，y)的圖像定文作為線條部分，其中該線條部分的定位是對應(yīng)于變換參數(shù)(間距、角度)的每個相應(yīng)的值。Radon變換將映射圖像空間域(x，y)到發(fā)射域(ρ，θ)，這樣在圖像空間域的每個點在該映射域內(nèi)變?yōu)檎仪€。在許多實例中，正弦曲線在每處很方便地被賦予一個“亮度”值，或一個數(shù)值，這個值與在轉(zhuǎn)換圖像中相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)成比例。尤其是，在Radon變換數(shù)據(jù)空間的每個陣列隊列或域中，在圖10和11所示的Radon圖形圖像都是通過累加這些亮度值或數(shù)值計數(shù)而形成的。
圖10說明了將Radon轉(zhuǎn)換用于圖6中所示的已處理圖像400的結(jié)果。如圖10所示，Radon圖形600的數(shù)據(jù)陣列的一個軸代表了軸原點的象素單元的偏移量，這些軸原點用于在原始預(yù)先轉(zhuǎn)換圖像中定義圖像位置，如圖5中的點310。由Radon轉(zhuǎn)換生成的數(shù)據(jù)集合的其他軸代表了相對于一個原始圖像中的參考軸的方位或角度。
正如上面所述，根據(jù)輸入圖像中那個象素的位置和它自身的圖像亮度值，Radon轉(zhuǎn)換將每個預(yù)先轉(zhuǎn)換的圖像轉(zhuǎn)換為圖10中所示轉(zhuǎn)換空間中的一條線。因此圖10中所示的轉(zhuǎn)換空間圖像的亮區(qū)域代表了相對于已處理圖像400中象素的許多轉(zhuǎn)換線條相交的位置?？偟膩碚f，許多包括在圖像400的一個線性特征的已生成線條將在一個中心數(shù)組元素或域的附近相交，該附近最好相應(yīng)于那個線性特征的位置。這個會產(chǎn)生的，因為用于定義那些相交線條的象素在一條線上，該線條具有遠離預(yù)先轉(zhuǎn)換圖像原點的空間，和具有相對于預(yù)先轉(zhuǎn)換圖像的參考軸的方位。
圖10中所示的相應(yīng)于將被檢測線條的特征在位置601-606上幾乎不能區(qū)分為較暗的區(qū)域或局部最小值。因此，根據(jù)Radon轉(zhuǎn)換圖像的信息，企圖通過轉(zhuǎn)換已處理圖像400來定位線條顯然是困難的。然而，應(yīng)該明白在位置601-606上的特征仍然是能夠稍加區(qū)分的，并且在本發(fā)明的許多實例中，如果一個合適的線條約束(例如大致的線條角度，在圖10所示的例子中，通常大致為從一個上升的垂直軸的反時針方向18度)用于篩選圖10中的候選數(shù)組元素或域，即使從屬圖像操作沒有在這種實例中執(zhí)行，穩(wěn)健快速地識別將被檢測線條的方位仍是可能的。
與圖10相對比，圖11表示了Radon轉(zhuǎn)換圖形700，它從將Radon轉(zhuǎn)換應(yīng)用到圖8中從屬圖像500而產(chǎn)生的。應(yīng)該明白Radon轉(zhuǎn)換圖形700的“亮度”值已標準化，比Radon轉(zhuǎn)換圖形600的“亮度”值超出一個不同的相應(yīng)范圍。而且，應(yīng)該明白由于可能的線條象素在從屬圖像800中已經(jīng)賦予一個更小的二進制數(shù)據(jù)，較淺的區(qū)域701-706對應(yīng)于將被檢測的線條。另外，區(qū)域701-706在適當位置可與圖10中所示的區(qū)域601-606的位置進行比較。還應(yīng)該明白與前面討論的圖10中的特征相比，由于從屬圖像500的背景區(qū)域亮度相同，并且因此包括極少或沒有線狀的特征，該特征改變了Radon轉(zhuǎn)換圖形700，圖11中的最大值701-706都是顯性特征。事實上，最大值701-706不僅是局部最大值(與圖10中相應(yīng)的局部最小值相比)，而且也是Radon轉(zhuǎn)換圖形700的全局最大值。因此，僅根據(jù)包括在Radon轉(zhuǎn)換圖形700中的信息，最大值701-706就可十分容易穩(wěn)健地區(qū)分出來。
因此，應(yīng)該明白在本發(fā)明的許多實例中，由于具有合適的圖像處理來提高相對于可能的背景象素的線條象素，如前面描述具體的已處理的圖像操作和從屬確定操作，根據(jù)線條轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，即使沒有定義或確定線條約束，或者沒有依據(jù)任何定義或確定的線條約束篩選候選數(shù)組元素或域，穩(wěn)健而快速的識別將被檢測的線條的方位也是可行的。當然，還應(yīng)該明白在許多實例中，其中至少定義或確定一個線條約束，如線條的數(shù)目等，在一個有更多種類的工件和工件圖像變化上，相關(guān)的篩選操作允許將被檢測的線條有更好的穩(wěn)健性、可靠性和速度。
如圖11所示，當轉(zhuǎn)換從屬圖像500以形成Radon轉(zhuǎn)換圖形700，并且分析Radon轉(zhuǎn)換圖形700時，對應(yīng)于Radon轉(zhuǎn)換圖形700中的最大值701-706，可清楚地區(qū)分開六條線條。應(yīng)該明白最大值701-706都是Radon轉(zhuǎn)換圖形700中的全局最大值。于是，在許多實例中，不利用任何約束，就可以通過識別一個或更多象素集合來識別一個或更多相應(yīng)的線條，這些象素集合展示了在Radon轉(zhuǎn)換圖形700數(shù)值中的最大“亮度”。在此情況下，可操作的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)只選擇一個或更多的全局最大值，或者大于一個所定義或所確定閾值的所有最大值。
在其他許多實例中，在一個工件圖像中至少有“n”個平行線條或許是已知或預(yù)先確定的。在此例子中，可操作的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)只選擇“n”個全局最大值。
在其他許多實例中，在一個工件圖像中至少有“n”個平行線條或許是已知或確定的。在此例子中，可操作的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)選擇“n”個全局最大值，這些最大值排列在一個有關(guān)Radon轉(zhuǎn)換圖像的特定定位值的一個角度公差內(nèi)。也就是說，這“n”個最大值將大致沿著圖11中所示的垂直線排列。在許多實例中，因為“n”個排列的局部最大值或“n”個從“2n”、“3n”等的全局最大值中選出的局部最大值為一個高效穩(wěn)健的標準，這些最大值不必為全局最大值。
更進一步，從圖11中明顯看出，最大值701-706被分為兩組，每組三個，并沿著對應(yīng)于線條301-306的垂直“間距”軸分開。在在對應(yīng)于線條的最大值之間，每一組都有相當規(guī)則的間距。正如平行線條301-306所預(yù)期的，兩組中每一組均位于已預(yù)先轉(zhuǎn)換圖像得原點的一側(cè)，并且所有的最大值都以相同的角度沿著垂直軸定位。再參考圖5，線條301-303通常有相同的角度和具有表示了圖11中所示的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的間距，并位于原點310負側(cè)。類似地，線條304-306通常有相同的方位及圖11中所示的間距，并位于原點310正側(cè)。因此，為了更加穩(wěn)健可靠地識別工件中將被檢測的線條，體現(xiàn)這些不同線條關(guān)系的額外線條約束可在不同相關(guān)的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)中具體表示，或篩選不同的出現(xiàn)在Radon轉(zhuǎn)換圖像數(shù)據(jù)中的局部最大值候選者。
更一般地是，在生成部分程序中，操作者通過將一個或更多轉(zhuǎn)換分析參數(shù)應(yīng)用到所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)上從轉(zhuǎn)換結(jié)果中生成線條確定結(jié)果，該轉(zhuǎn)換分析參數(shù)從兩維陣列的數(shù)組元素或域中不同的最大值(或最小值，如果適當)中選擇最重要的候選累加值計算。在許多實例中，最重要的候選累加值計算與經(jīng)過變換的圖像中的可能線條像素具有相同的“最大值或最小值”極性。在許多實施例中，轉(zhuǎn)換分析參數(shù)包括一個適當?shù)拈撝?，該閾值去除了?shù)組元素或域，或數(shù)組元素或域的集合，它們不是全局或至少局部最大值(或最小值，如果適當)。在其他許多實例中，就像前面所述的，根據(jù)不同的線條約束，轉(zhuǎn)換分析也可包括篩選剩余的全局或局部最大值(或最小值，如果適當)。
在許多實例中，如果被識別的線條集合對應(yīng)于將被檢測的線條的預(yù)期數(shù)目，和/或如果被識別的線條集合十分精確或非常接近地對應(yīng)于所預(yù)期的線條限制，如線條間距和/或角度數(shù)據(jù)，或合適數(shù)量線條之間的關(guān)系等，操作者就確定該轉(zhuǎn)換分析參數(shù)數(shù)據(jù)是合適的，并且生成一個或更多部分程序指令，該指令包括或具體體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的值。否則，操作者就更改(一個或更多)轉(zhuǎn)換分析參數(shù)數(shù)據(jù)，并重復(fù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合的分析。如果操作者不能識別一個合適的轉(zhuǎn)換分析參數(shù)數(shù)據(jù)，這就暗示或者從屬圖像是不合適生成的，或者已處理圖像是不合適生成的。同樣，操作者回到這些圖像，并進一步修改處理參數(shù)和/或從屬參數(shù)，和更正為這些數(shù)據(jù)生成的部分程序指令。然后操作者重新轉(zhuǎn)換已得到的從屬圖像，和重新分析該已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)集合。一旦操作者對所有線條檢測結(jié)果滿意，包括處理參數(shù)、從屬參數(shù)和轉(zhuǎn)換分析參數(shù)的值的部分程序就被存儲并用于可靠地分析后來的工件情形。
圖12表示了圖5所示的原始圖像，其中有六個線條疊加在該圖像中，該圖像對應(yīng)于六個在圖11中被識別的重要區(qū)域的ρ和θ值。這些疊加線條是相對于圖5和12中所示的原點310而繪制的。如圖12所示，通過分析圖11中所繪的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合所識別的線條被緊密地排列成圖5中將被識別的線條。因此，正如上面所述，利用本方法的系統(tǒng)和方法，根據(jù)少量的參數(shù)，例如，一個或更多處理參數(shù)、一個或更多從屬參數(shù)和一個或更多轉(zhuǎn)換分析參數(shù)，在高度織構(gòu)和/或低對比度圖像上非常精確的識別線條是可能的。
當可能知道、確定或獲得一個或更多的線條約束、出現(xiàn)在已捕獲圖像中的線條間的線條參數(shù)和/或關(guān)系的情況下，在更多種類的工件和工件圖像變化下，為了使線條檢測結(jié)果更加快速和更為穩(wěn)健，一個或更多的這種約束可結(jié)合在依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法不同的實例中。利用已捕獲圖像中這些參數(shù)和涉及關(guān)系或許多將被檢測線條的相互定位知識，快速準確地生成一個部分程序是可能的，該部分程序?qū)⑦m當處理并分析一個在一個工件的高度織構(gòu)和/或低對比度表面上已捕獲的圖像，其中有許多線條嵌入、組成或疊加在該工件表面上。
用于確定圖像獲取設(shè)備和執(zhí)行圖像檢測操作可在根據(jù)本發(fā)明的不同實例中使用的其它典型的工具和方法在商業(yè)計算機圖像檢測系統(tǒng)如上面討論的QUICKVISIONTM系列的圖像檢測儀器和相關(guān)的QVPAKTM軟件都是很明顯的。然而，應(yīng)該明白在本發(fā)明的許多實例中，任何這種工具，不論是當前可得到的還是以后發(fā)展的，同樣可用于確定圖像獲得設(shè)備和以后執(zhí)行圖像檢測操作。
應(yīng)該明白圖4的操作實質(zhì)上定義了典型的訓(xùn)練方法，該方法用于確定或定義一個部分程序，該程序可高速地執(zhí)行以自動檢測一個工件。其實，產(chǎn)生或“訓(xùn)練”該部分程序包括獲得一個包括所有需要的將被檢測的工件特征圖像的學(xué)習(xí)，和最初學(xué)習(xí)或“訓(xùn)練”一組圖像檢測操作，此操作檢測所有需要的空間中工件檢測圖像的集合。然后，為以后在許多其他相應(yīng)工件的檢測圖像集合的應(yīng)用，這種圖像檢測程序被存儲。參考圖3的描述，一旦訓(xùn)練模式完成，利用已生成的部分程序，就可執(zhí)行檢測多種其他相應(yīng)的工件。
應(yīng)該明白在某些現(xiàn)有的計算機中，用最少或沒有“翻新”修改現(xiàn)有計算機，這些計算機圖像檢測系統(tǒng)就可以使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的許多實例，并且依據(jù)本發(fā)明的原理，還能提高這種計算機的低對比度和雜亂的線條尋找的能力、穩(wěn)健性和產(chǎn)量。在許多實例中，依據(jù)本發(fā)明的原理，只有計算機圖像檢測軟件方法的增加和/或修改包含在更新的修改中。
還應(yīng)該明白尤其在這里描述的應(yīng)用軟件的例子中，其中將被檢測的工件特征都被充分地證明，并且通過固定或其他安裝方法等，相應(yīng)的工件也被充分定位，檢測這種工件的一個完整的程序(或程序組)可被完全確定為“離線”，基于依據(jù)本發(fā)明的原理自動、半自動或手動確定檢測操作，基于工件的一個電子表示如一個CAD表示，沒有對實際的工件上實際執(zhí)行手工訓(xùn)練操作。
在這種依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的典型自動應(yīng)用中，工件為一安全氣袋或其中一部分。將被檢測的低對比度線條和相關(guān)的檢測參數(shù)，根據(jù)一個文件例，如包括在一個工件指定文件，例如一個文本文件，一個CAD文件等的維數(shù)列表、編織特征等，進行自動、半自動或手工的識別。結(jié)合許多系統(tǒng)和方法的實例及其他這里揭示的本發(fā)明的其他方面，已知的商業(yè)中可用的視頻工具可以為支持許多參數(shù)確定操作和其他檢測的操作而被選擇。根據(jù)關(guān)于計算機圖像檢測系統(tǒng)的通用或特殊的經(jīng)驗和知識，可確定相應(yīng)的可操作的工件參數(shù)，計算機圖像檢測系統(tǒng)將運行檢測操作。
雖然本發(fā)明結(jié)合上述的具體實例作了描述，但是不同的可選方案、更改、變化、改進和/或?qū)嵸|(zhì)等效，不管已知或可能或目前無法預(yù)料的，對于那些本領(lǐng)域中至少是普通技術(shù)的人來說都是顯而易見的。因此，本發(fā)明的具體實施例，正如前面所述，其目的是說明作用而不是起限制作用。在不脫離本發(fā)明的精神和保護范圍的情況下，可對其作出許多變化。因此，如所提出和可能修改的權(quán)利要求用于包含所有已知的或后來發(fā)展的可選擇方案、修改、變化、改進和/或?qū)嵸|(zhì)等效。
權(quán)利要求
1.一種檢測工件的計算機圖像檢測系統(tǒng)的操作方法，該工件具有高度織構(gòu)或低對比度表面，和至少具有一個出現(xiàn)該高度織構(gòu)或低對比度表面上的將被確定的線條，該至少一個將被確定的線條安排在一個陣列中，該陣列表示那種類型工件的特征，該方法包括捕獲至少一部分工件的工件圖像，該工件有高度織構(gòu)或低對比度表面，此表面中至少有一個將被確定的線條；處理已捕獲圖像以提供一個擴大的圖像，該圖像擴大了至少其中一個將被確定線條的至少一個特征；利用一個表面上生成一個二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換已擴大圖像，該集合包括表面上對應(yīng)于可能獨立線條的局部極值，該局部極值包括一個具有與至少一條將被確定線條相對應(yīng)的極性的適當極性局部極值，該局部極值的二維坐標用于定義相應(yīng)的獨立線條；根據(jù)該二維數(shù)據(jù)集合，確定至少一個將被確定的線條，該確定還至少部分根據(jù)至少一個前面已定義的對應(yīng)于那種類型工件特征陣列的線條約束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定至少一個將被確定的線條包括將至少一個以前已定義的線條約束用于限制下面a)和b)至少其中一個選擇，a)一個在二維數(shù)據(jù)集合中至少一個適當極性局部極值的已選擇集合，在該已選擇集合中每個局部極值的二維坐標定義了對應(yīng)將被確定的線條，和，b)，一個至少一條將被確定的線條的已選擇集合，該至少一個將被確定的線條的已選擇集合是對應(yīng)于二維數(shù)據(jù)集合中的至少一個適當極性局部極值的一個已選擇的預(yù)備集合的線條子集，在該預(yù)備子集中的每個局部極值的二維坐標定義了一個對應(yīng)的線條。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中至少一個預(yù)先已定義的線條約束至少包括a)和b)中的一個約束a)一個對應(yīng)于至少一個將被確定的線條數(shù)目的約束，及b)一個幾何關(guān)系的約束，該約束對應(yīng)于在有那種類型工件特征陣列中的至少一個將被確定線條的幾何陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該幾何關(guān)系約束包括一個角度定位約束，該角度定位約束至少包括了下面的其中一個a)一個角度定位約束，該約束對應(yīng)于至少一個將被檢測的線條與該高度織構(gòu)或低對比度表面中的一個線狀特征間的一個角度關(guān)系，b)一個角度定位約束，該約束對應(yīng)于至少一對將被確定線條間的一個角度關(guān)系，c)一個角度定位約束，該約束對應(yīng)于至少一對大致互相平行的將被確定線條，及d)一個角度定位約束，該約束對應(yīng)于一個在至少一個將被確定的線條和一個已捕獲的工件圖像的坐標參考系統(tǒng)間的角度關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該幾何關(guān)系約束包括一個線條間距約束，該線條間距約束至少包括下面其中的一個a)一個線條間距約束，該約束對應(yīng)于至少一個將被檢測線條與該高度織構(gòu)或低對比度表面中的一個線狀特征間的一個線條間距，b)一個線條間距約束，該約束對應(yīng)于至少一對將被確定線條間的一個線條間距，c)一個線條間距約束，該約束對應(yīng)于至少一對大致互相平行的將被確定線條，及d)一個線條間距約束，該約束對應(yīng)于一個在至少一個將被確定的線條和一個已捕獲的工件圖像的坐標系統(tǒng)間的一個線條間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該選擇至少是下面其中之一a)至少一個二維數(shù)據(jù)集合中局部極值的已選擇的集合，及b)至少一個二維數(shù)據(jù)集合中局部極值的已選擇的預(yù)備集合包括至少選擇一個有最大極值的適當極性局部極值，該極值作為集合成員包括在一個二維數(shù)據(jù)集合的選擇范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該選擇包括選擇至少一個有最大極值的適當極性局部極值，并進一步包括將已選擇的至少一個有最大極值的適當極性局部極值限制于到那些集合成員，該集合成員也對應(yīng)于至少一個線條約束條件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，該選擇至少是下面其中之一a)至少一個局部極值的已選擇的集合，b)至少一個將被確定線條的已選擇的集合，及c)至少一個局部極值的已選擇的預(yù)備集合包括將數(shù)量約束用于限制許多集合成員的選擇數(shù)量，該集合成員的數(shù)量與至少一個將被確定的線條的數(shù)量相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該二維數(shù)據(jù)集合的選擇范圍包括下面其中之一a)全部的二維數(shù)據(jù)集合，及b)至少部分根據(jù)至少一個線條約束確定的二維數(shù)據(jù)集合的一個限制部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中至少部分根據(jù)至少一個線條約束確定的二維數(shù)據(jù)集合的限制部分對應(yīng)于二維數(shù)據(jù)集合中的一個一維適當極性全局極值的大致附近處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該二維數(shù)據(jù)集合的一維適當極性全局極值對應(yīng)于許多有角度定位坐標的局部極值，該角度定位坐標至少與許多局部極值的每一個大致相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理已捕獲工件圖像以能提供一個已放大的圖像，該放大圖像放大了至少一個將被確定線條的至少一個特征，該過程至少包括下面其中之一a)執(zhí)行至少一個操作，該操作提供一個至少一些圖像象素的擴充，該圖像像素對應(yīng)于至少一個將被確定線條象素的至少一個特征，及b)對i)和ii)至少其中一個執(zhí)行至少一個操作，該操作用于增加了對應(yīng)于至少一個將被確定的線條與高度織構(gòu)或低對比度表面間的對比度，i)已捕獲得工件圖像的象素，和ii)通過至少包括一個擴充操作的操作進行處理過的象素。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個將被確定線條的至少一個已放大的特征至少包括下面其中之一 a)一個表示至少一個將被確定線條的象素的較寬的線條寬度，b)一個象素的改進連續(xù)性，它代表了沿著至少一個將被確定線條長度方向的至少一個將被確定線條的線段，及c)一個代表了至少一個將被確定線條的平均象素亮度和一個代表了高度織構(gòu)或低對比度表面的平均象素亮度之間差值的增加。
14.一種檢測工件的計算機圖像檢測系統(tǒng)的編程方法，該工件有高度織構(gòu)或低對比度表面及目前在高度織構(gòu)或低對比度表面上或中有至少一個將被確定的線條，該至少一個將被確定的線條被安排在一個陣列中，該陣列表示那種類型工件的特征，該方法包括捕獲至少一部分工件的工件圖像，該工件有高度織構(gòu)或低對比度表面，此表面中至少有一個將被確定的線條；確定至少一個圖像放大過程，該過程處理已捕獲的圖像以提供一個被放大的圖像，該圖像放大了至少一個將被確定的線條的至少一個特征；生成至少一個可操作的部分程序指令以執(zhí)行已確定的圖像放大過程；利用一個表面上生成一個二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換已擴大圖像，該集合包括表面上對應(yīng)于可能獨立線條的局部極值，該局部極值包括一個具有與至少一條將被確定線條相對應(yīng)的極性的適當極性局部極值，該局部極值的二維坐標用于定義相應(yīng)的獨立線條；生成至少一個可操作的部分程序指令執(zhí)行該轉(zhuǎn)換過程以生成該二維數(shù)據(jù)集合；定義至少一個對應(yīng)于該陣列的線條約束，該陣列表示那種類型工件的特征；根據(jù)二維數(shù)據(jù)集合和至少部分根據(jù)至少一個已定義的線條約束，確定一個為確定至少一個將被確定的線條的過程；至少部分根據(jù)至少一個已定義的線條約束，生成至少一個可操作的部分程序指令以執(zhí)行確定至少一個將被確定的線條的過程；存儲部分程序指令的一個集合，該集合至少包括可操作的部分程序以執(zhí)行至少該已確定的圖像放大過程，生成二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換過程，和至少部分根據(jù)至少一個已定義的線條約束確定至少一個將被確定線條的過程，該部分程序指令集合至少是可操作來確定在那種類型工件上至少一個將被確定的線條。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該圖像放大過程包括一個以前確定的技術(shù)，該以前確定的技術(shù)通過一個或更多可選擇的參數(shù)控制；及確定一個圖像放大過程包括從一個或更多可選擇的參數(shù)中選擇數(shù)據(jù)來為那種類型工件充分地確定該圖像放大過程。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中該確定圖像放大圖像包括通過選擇為一個或更多可選擇的參數(shù)選擇數(shù)據(jù)，反復(fù)確定該圖像放大過程；觀測一個對應(yīng)于已選擇的參數(shù)數(shù)據(jù)的過程結(jié)果；及重復(fù)該選擇和觀測步驟的結(jié)果直到已選擇的參數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個滿意的結(jié)果。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中確定至少一個將被確定線條的過程包括一個以前的確定技術(shù)，該以前的確定技術(shù)通過一個或更多可選擇的參數(shù)控制；及為確定至少一個將被確定線條的一個確定過程包括為一個或更多可選擇的參數(shù)的選擇數(shù)據(jù)，來充分地確定那種類型工件的至少一個將被確定線條的確定過程。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中為確定至少一個將被確定線條的一個確定過程包括通過為一個或更多可選擇的參數(shù)選擇數(shù)據(jù)，重復(fù)確定為確定至少一個將被確定的線條的一個過程；觀測對應(yīng)于已選擇的參數(shù)數(shù)據(jù)的一個過程；及重復(fù)該選擇和觀測步驟的結(jié)果，直到該已選擇的參數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個滿意的結(jié)果。
19.一種檢測工件的計算機圖像檢測系統(tǒng)的操作方法，該工件有一個高度織構(gòu)或低對比度表面并有兩個目前在高度織構(gòu)或低對比度表面上或中的將被確定的線條，該至少兩個將被確定的線條被安排在一個陣列中，該陣列表示那種類型工件的特征，該方法包括捕獲一個至少有高度織構(gòu)或低對比度表面的工件圖像，該表面至少具有兩個將被確定的線條；處理該已捕獲的工件圖像，以提供一個已放大圖像，此已放大圖像擴大了該兩個將被確定線條的至少一個特征；利用一個表面上生成一個二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換已擴大圖像，該集合包括表面上對應(yīng)于可能獨立線條的局部極值，該局部極值包括一個具有與至少兩條將被確定線條相對應(yīng)的極性的適當極性局部極值，該局部極值的二維坐標用于定義相應(yīng)的獨立線條；分析該二維數(shù)據(jù)集合以選擇至少兩個適當極性局部極值，以致于已選擇的至少兩個局部適當極性的極值包括最大的適當極性局部極值，該局部極值也對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征；及根據(jù)已選擇的至少兩個局部極值的二維坐標，確定至少兩個將被確定線條。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中將被確定的至少兩個線條的至少一個已擴大的特征包括至少一個表示了至少兩個將被確定線條的象素的較寬線條寬度；一個相應(yīng)象素的改進連續(xù)性，它代表了沿著至少兩個將被確定線條的相應(yīng)長度方向的至少兩個將被確定線條的每個線條的線段，和一個代表了至少兩個將被確定線條的平均象素亮度和一個代表了高度織構(gòu)或低對比度表面的平均象素亮度之間差值的增加。
21.一種檢測工件的計算機圖像檢測系統(tǒng)的編程方法，該工件有高度織構(gòu)或低對比度表面的及目前在該高度織構(gòu)或低對比度表面上或中有至少兩個將被確定的線條，該至少兩個將被確定的線條被安排在一個陣列中，該陣列表示那種類型工件的特征，該方法包括捕獲工件至少一部分的工件圖像，該工件有高度織構(gòu)或低對比度表面，此表面上有至少兩個將被確定的線條；為處理該捕獲工件圖像確定一個圖像放大過程，以提供一個已放大的圖像，該圖像放大了至少兩個將被確定線條的至少一個特征；生成至少一個可操作的部分程序指令，以執(zhí)行該已確定的圖像放大過程；利用一個表面上生成一個二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換已擴大圖像，該集合包括表面上對應(yīng)于可能獨立線條的局部極值，該局部極值包括一個具有與至少兩條將被確定線條相對應(yīng)的極性的適當極性局部極值，該局部極值的二維坐標用于定義相應(yīng)的獨立線條；生成至少一個可操作的部分程序指令，來執(zhí)行該轉(zhuǎn)換過程以生成該二維數(shù)據(jù)集合；為分析該二維數(shù)據(jù)集合確定一個過程，以選擇至少兩個適當極性局部極值，以至于已選擇的至少兩個適當極性局部極值包括最多的適當極性局部極值，這些局部極值同樣對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征；產(chǎn)生至少一個用來執(zhí)行對二維數(shù)據(jù)集合進行分析的處理過程的零件加工程序，以選擇至少兩個適當極性局部極值，該局部極值包括最大的適當極性局部極值，這些局部極值同樣對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征，及存儲一個包括至少可操作的部分程序指令的部分程序指令集合，以執(zhí)行至少該已確定的圖像放大過程、生成該二維數(shù)據(jù)集合的轉(zhuǎn)換過程，和為分析該二維數(shù)據(jù)集合來選擇至少兩個適當極性局部極值的過程，該局部極值包括最大的適當極性局部極值，這些局部極值同樣對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征，根據(jù)該已選擇的至少兩個適當極性局部極值，該部分程序指令集合至少用于確定工件上的至少兩個將被確定的線條，該局部極值包括最大的適當極性局部極值，該極值同樣對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中該圖像放大過程包括一個以前的確定技術(shù)，該技術(shù)通過一個或更多可選擇的參數(shù)控制；和確定一個圖像放大過程包括選擇一個或更多可選擇的參數(shù)選擇數(shù)據(jù)，以能充分地確定那種類型工件的圖像放大確定過程。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中；分析該二維數(shù)據(jù)集合以選擇至少兩個適當極性局部極值的過程，該極值包括最多的適當極性局部極值，該極值同樣對應(yīng)于安排在陣列中的線條，該陣列表示那種類型工件的特征，該過程包括一個以前的確定技術(shù)，該技術(shù)通過一個或更多可選擇的參數(shù)控制；和分析該二維數(shù)據(jù)集合以選擇至少兩個適當極性局部極值的過程，該過程包括選擇一個或更多可選擇的參數(shù)，以能充分地確定那種類型工件的分析過程的二維數(shù)據(jù)集合。
全文摘要
一種計算機圖像檢測系統(tǒng)，它可以進行編程和操作來識別一個或更多出現(xiàn)在工件的高度織構(gòu)和/或低對比度表面的線條。在一個學(xué)習(xí)模式下，一個線條放大圖像從一個工件的捕獲圖像中生成。在不同的實例中，該已放大圖像基于一個通過相關(guān)參數(shù)的選擇數(shù)據(jù)來控制的以前確定的技術(shù)。一個線性變換用于轉(zhuǎn)換該已放大的圖像。對已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行分析來識別對應(yīng)于將被識別線條的局部極值。生成部分程序指令以自動生成線條放大圖像，來轉(zhuǎn)換它，并分析該轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)集合以識別將被檢測的線條。表示一個連續(xù)線條陣列特征的線條約束用于提高線條檢測的速度和可靠性。
文檔編號G06T7/00GK1580748SQ20041006848
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者V·文卡塔查拉姆 申請人:株式會社三豐