本發(fā)明涉及拍攝控制領(lǐng)域，具體為一種基于分體式相機(jī)陣列的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、分體式相機(jī)陣列是一種攝像系統(tǒng)，采用多個(gè)相互獨(dú)立的相機(jī)組成陣列，每個(gè)相機(jī)都可以獨(dú)立工作，通過(guò)軟件算法將它們的圖像數(shù)據(jù)合并在一起，實(shí)現(xiàn)更高分辨率和更廣泛視角范圍的成像效果，廣泛運(yùn)用于廣角拍攝、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、三維測(cè)量等領(lǐng)域；

2、在分體式相機(jī)陣列拍攝同一目標(biāo)時(shí)，需要保證各個(gè)相機(jī)的視野和成像參數(shù)一致，否則可能導(dǎo)致圖像信息不匹配或者錯(cuò)位，影響缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性。當(dāng)各相機(jī)的成像參數(shù)存在偏差時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)不同分辨率圖像的準(zhǔn)確拼接。

3、實(shí)際工作過(guò)程中，獨(dú)立相機(jī)的拍攝位置和拍攝角度容易受到外力影響而發(fā)生不顯著偏移，導(dǎo)致圖像拍攝產(chǎn)生角度偏差，使拼接出的圖像發(fā)生變形。此外，相機(jī)拍攝時(shí)畫(huà)面中可能存在遮擋或拍攝噪點(diǎn)，產(chǎn)生導(dǎo)致分體式相機(jī)陣列拍攝出的圖像無(wú)法完整地捕捉到目標(biāo)的所有信息，使圖像產(chǎn)生缺陷，影響拍攝效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于分體式相機(jī)陣列的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于分體式相機(jī)陣列的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括：圖像轉(zhuǎn)包模塊、位置檢驗(yàn)?zāi)K、偏差限制模塊、拼接變換模塊和缺陷檢測(cè)模塊；

3、所述圖像轉(zhuǎn)包模塊用于對(duì)拍攝環(huán)境建立坐標(biāo)系，確定陣列中各分體式相機(jī)的設(shè)置坐標(biāo)和主光軸方向，選取一臺(tái)相機(jī)的主光軸方向?yàn)橹鞣较?，按照主方向逆時(shí)針排列各相機(jī)，將相鄰位置相機(jī)在同一時(shí)刻拍攝的圖像兩兩組合為圖像對(duì)，圖像對(duì)中像素更高的圖像作為第一圖像存儲(chǔ)，像素更低的圖像作為第二圖像存儲(chǔ)；

4、所述位置檢驗(yàn)?zāi)K用于將圖像中各像素的色彩與標(biāo)準(zhǔn)色譜作檢定對(duì)比，以檢定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)色譜中的位置作為像素點(diǎn)的色度，根據(jù)相機(jī)的視角偏差，計(jì)算第一圖像最右一列在第二圖像中的映射位置，以映射位置為中心，預(yù)設(shè)半徑內(nèi)的所有像素點(diǎn)作為總體集合，第一圖像最右一列的像素點(diǎn)作為樣本集合進(jìn)行t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平低于閾值判斷為對(duì)準(zhǔn)正常，否則為對(duì)準(zhǔn)異常；

5、所述偏差限制模塊用于按照與映射位置間距離降序排列總體集合中的像素點(diǎn)，依次去除固定數(shù)量個(gè)總體集合中的像素點(diǎn)并重復(fù)檢驗(yàn)，直到檢驗(yàn)水平取最小值為止，輸出總體集合中的剩余像素點(diǎn)為特征點(diǎn)；

6、所述拼接變換模塊用于利用線段擬合工具，以像素點(diǎn)的分辨率間隔為固定單位，在特征點(diǎn)中擬合特征線段，變換特征線段，使特征線段與映射線段重合，按相同變換處理第一圖像，并以特征線段為拼接線拼接第一圖像和第二圖像，輸出合成后的圖像；

7、所述缺陷檢測(cè)模塊用于在合成圖像的每一行和每一列中提取各像素點(diǎn)的坐標(biāo)，構(gòu)建像素點(diǎn)坐標(biāo)序號(hào)與色度的離散函數(shù)，對(duì)離散函數(shù)進(jìn)行中心差分，并檢驗(yàn)差分函數(shù)的連續(xù)性，以連續(xù)性區(qū)間小于閾值的點(diǎn)作為預(yù)選噪點(diǎn)，若相鄰行列中存在相鄰噪點(diǎn)，則判斷為存在遮擋物，否則判斷為存在拍攝缺陷。

8、進(jìn)一步的，所述圖像轉(zhuǎn)包模塊包括：陣列定位單元和幀間組合單元；

9、所述陣列定位單元用于確定各相機(jī)在陣列中的位置和拍攝方向，按照拍攝方向?qū)ο鄼C(jī)排序；

10、所述幀間組合單元用于對(duì)相鄰相機(jī)同一時(shí)刻拍攝的圖像進(jìn)行提取和打包，作為圖像對(duì)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

11、進(jìn)一步的，所述位置檢驗(yàn)?zāi)K包括：像素量化單元、邊緣提取單元和概率檢驗(yàn)單元；

12、所述像素量化單元用于量化圖像中各像素點(diǎn)的色彩，以數(shù)字化形式對(duì)像素點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)注；

13、所述邊緣提取單元用于計(jì)算第一圖像的邊緣在第二圖像中的映射位置，并提取映射位置周邊固定范圍內(nèi)的像素點(diǎn)構(gòu)建總體集合；

14、所述概率檢驗(yàn)單元用于以邊緣像素點(diǎn)為樣本集合，檢驗(yàn)邊緣像素點(diǎn)在總體集合中的顯著性。

15、進(jìn)一步的，所述偏差限制模塊包括：樣本替換單元和特征散點(diǎn)單元；

16、所述樣本替換單元用于依次替換總體集合中的像素點(diǎn)，直到取出像素點(diǎn)使檢驗(yàn)水平上升為止；

17、所述特征散點(diǎn)單元用于以總體集合中剩余的像素點(diǎn)為特征點(diǎn)，將特征點(diǎn)的位置標(biāo)注在自由空間中。

18、進(jìn)一步的，所述拼接變換模塊包括：線段擬合單元和偏轉(zhuǎn)合成單元；

19、所述線段擬合單元用于在自由空間中利用matlab擬合全部特征點(diǎn)，構(gòu)成拼接線；

20、所述偏轉(zhuǎn)合成單元用于按照拼接線合成圖像對(duì)中的圖像，并輸出合成圖像。

21、進(jìn)一步的，所述缺陷檢測(cè)模塊包括：坐標(biāo)變換單元、中心差分單元和缺陷輸出單元；

22、所述坐標(biāo)變換單元用于提取合成圖像每一行和每一列的像素點(diǎn)，生成反映像素點(diǎn)色度的序列；

23、所述中心差分單元用于對(duì)每一個(gè)序列生成離散函數(shù)，計(jì)算離散函數(shù)的中心差分函數(shù)；

24、所述缺陷輸出單元用于檢驗(yàn)差分函數(shù)的連續(xù)性，輸出連續(xù)性間斷點(diǎn)為預(yù)選噪點(diǎn)，并判斷預(yù)選噪點(diǎn)的缺陷類型。

25、一種基于分體式相機(jī)陣列的缺陷檢測(cè)方法，包括以下步驟：

26、步驟s1.在坐標(biāo)系中標(biāo)識(shí)出各分體式相機(jī)的位置和主光軸方向，選取一臺(tái)相機(jī)的拍攝方向?yàn)橹鞣较颍凑罩鞣较蚰鏁r(shí)針順序排列各相機(jī)，將相鄰位置相機(jī)在同一時(shí)刻拍攝的圖像組合為圖像對(duì)；

27、步驟s2.檢定圖像中各像素點(diǎn)的色度，根據(jù)相機(jī)的視角偏差，計(jì)算圖像對(duì)中第一圖像的邊緣像素列在第二圖像中的映射位置，以第一圖像邊緣像素列中的像素點(diǎn)為樣本，映射位置預(yù)設(shè)半徑內(nèi)的所有像素點(diǎn)為總體進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)；

28、步驟s3.檢驗(yàn)水平高于閾值時(shí)，從總體集合中按距離順序依次去除固定數(shù)量的像素點(diǎn)，并重新進(jìn)行檢驗(yàn)，直到檢驗(yàn)水平不再下降為止，輸出剩余的像素點(diǎn)作為特征像素點(diǎn)；

29、步驟s4.對(duì)所有特征像素點(diǎn)進(jìn)行分布擬合，得到拼接線段，以拼接線段作為第一圖像在第二圖像中的實(shí)際映射線段，進(jìn)行圖像拼接合成，輸出合成后的圖像；

30、步驟s5.提取合成圖像中每一行和每一列的像素點(diǎn)，得到反映像素點(diǎn)色度的驗(yàn)證序列，對(duì)每一個(gè)驗(yàn)證序列生成離散函數(shù)，對(duì)離散函數(shù)進(jìn)行中心差分，差分函數(shù)值高于閾值的點(diǎn)作為噪點(diǎn)輸出，并根據(jù)相鄰行列中噪點(diǎn)的存在情況判斷噪點(diǎn)類型。

31、進(jìn)一步的，步驟s1包括：

32、步驟s11.在拍攝現(xiàn)場(chǎng)建立三維坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中標(biāo)識(shí)分體式相機(jī)陣列中各相機(jī)的位置坐標(biāo)，以相機(jī)鏡頭正對(duì)的方向?yàn)檎较?，相機(jī)焦距為矢量模長(zhǎng)生成相機(jī)的方向矢量；

33、步驟s12.根據(jù)相機(jī)陣列的主要拍攝內(nèi)容，選取正對(duì)拍攝對(duì)象的方向?yàn)檎较颍瑔挝婚L(zhǎng)度為模長(zhǎng)的矢量為主方向矢量，計(jì)算主方向矢量與各相機(jī)方向矢量的逆時(shí)針?biāo)綂A角，按水平夾角升序排列各相機(jī)，構(gòu)成相機(jī)序列；

34、步驟s13.在相機(jī)序列中對(duì)每?jī)蓚€(gè)相鄰相機(jī)進(jìn)行一次組合，構(gòu)成n-1個(gè)相機(jī)組合，n為陣列中分體式相機(jī)的數(shù)量，對(duì)每個(gè)組合中的相機(jī)劃分單獨(dú)存儲(chǔ)空間，在同一時(shí)刻存儲(chǔ)組合中兩臺(tái)相機(jī)拍攝的圖像，組合為圖像對(duì)；

35、所述圖像對(duì)中像素更高的圖像作為第一圖像存儲(chǔ)，像素更低的圖像作為第二圖像存儲(chǔ)。

36、進(jìn)一步的，步驟s2包括：

37、步驟s21.選取第一圖像的邊緣像素列，所述邊緣像素列位于第一圖像與第二圖像間的重合畫(huà)面中，提取邊緣像素列中各像素點(diǎn)的色譜頻率，以色譜頻率在標(biāo)準(zhǔn)分光色譜中的位置作為像素點(diǎn)的色度；

38、步驟s22.對(duì)邊緣像素列中的每個(gè)像素點(diǎn)坐標(biāo)化，得到坐標(biāo)q（a,b,c)，其中a、b和c分別代表像素點(diǎn)的行位置、列位置和色度，計(jì)算像素點(diǎn)的映射位置p（a,b,c），其中a和b分別代表像素點(diǎn)在第二圖像中的映射點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)，c代表第二圖像位置（a，b)處的實(shí)際色度；

39、其中，a=r·cosθ1-d1+a，b=r·cosθ2-d2+b，r代表拍攝第一和第二圖像的兩臺(tái)相機(jī)間的距離，θ1和θ2分別代表兩臺(tái)相機(jī)主光軸間的水平夾角和垂直夾角，d1和d2分別代表第一圖像中像素行數(shù)量和像素列數(shù)量；

40、步驟s23.以邊緣像素列中各像素的色度，構(gòu)成樣本集合{c1,c2,…,cm}，其中m為邊緣像素列中像素點(diǎn)的數(shù)量，cm為邊緣像素列中第m個(gè)像素點(diǎn)的色度；

41、以邊緣像素列中各像素在邊緣圖像中的映射位置為中心，獲取預(yù)設(shè)半徑內(nèi)的所有像素點(diǎn)色度，構(gòu)成總體集合{x1,x2,…,xu}，其中u為預(yù)設(shè)半徑內(nèi)的像素點(diǎn)數(shù)量，xu為第u個(gè)像素點(diǎn)的色度；

42、步驟s24.對(duì)樣本集合進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)：

43、；

44、其中，t代表檢驗(yàn)水平，和分別代表樣本集合和總體集合中元素的平均值，xi代表總體集合中第i個(gè)元素。

45、進(jìn)一步的，步驟s3包括：

46、步驟s31.判斷檢驗(yàn)水平是否高于閾值，不高于閾值時(shí)，對(duì)第一圖像和第二圖像進(jìn)行原比例拼接，并輸出合成圖像，高于閾值時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟s32；

47、步驟s32.從總體集合中按像素點(diǎn)與最近映射位置間的距離降序依次去除元素，每次去除k個(gè)元素時(shí)，以當(dāng)前的總體集合重新進(jìn)行一次顯著性檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)水平降低，則在此去除k個(gè)元素，k為預(yù)設(shè)精度，若檢驗(yàn)水平升高，則輸出當(dāng)前總體集合中的全部元素，元素對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)標(biāo)記為特征像素點(diǎn)。

48、進(jìn)一步的，步驟s4包括：

49、步驟s41.利用直線擬合工具，用一條線段擬合特征像素點(diǎn)的分布趨勢(shì)，輸出擬合結(jié)果，將擬合結(jié)果線段作為圖像的拼接線段；

50、步驟s42.以第一圖像的邊緣像素列為參照列，使邊緣像素列與第二圖像中的拼接線段重合，合成拼接后的圖像輸出。

51、進(jìn)一步的，步驟s5包括：

52、步驟s51.提取合成圖像中每一行和每一列的像素點(diǎn)，將像素點(diǎn)的色度按所在行列順序順次排列，構(gòu)成驗(yàn)證序列[y1,y2,…,yj,…,yg]，其中g(shù)為行或列中像素點(diǎn)的數(shù)量，j為序號(hào)，且j∈{1，2，…，g}，yj為行或列中第j個(gè)像素點(diǎn)的色度，對(duì)每一個(gè)驗(yàn)證序列執(zhí)行步驟s52-s53；

53、步驟s52.生成離散函數(shù)y（j)，使y（j)=yj，對(duì)函數(shù)y（g）進(jìn)行中心差分：

54、；

55、其中，y’(j)為離散函數(shù)y(j)的差分函數(shù)，h為差分精度；

56、步驟s53.將所有j能夠取得的值代入差分函數(shù)y’(j)，當(dāng)y’(j)的值高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，將此時(shí)自變量j的值作為異常值輸出，異常值對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)標(biāo)記為噪點(diǎn)，若相鄰行或列中同時(shí)存在噪點(diǎn)，則判斷為存在遮擋物，否則判斷為存在拍攝缺陷。

57、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

58、1.本發(fā)明能夠?qū)⑾噜徫恢孟鄼C(jī)的拍攝畫(huà)面組合為拼接對(duì)，以第一幀圖像的邊緣像素為樣本集合，第二幀圖像的對(duì)應(yīng)列像素為總體集合進(jìn)行t檢驗(yàn)，從而識(shí)別出拍攝畫(huà)面是否存在角度偏差，可以保證圖像清晰度和穩(wěn)定性，提高拍攝圖像的質(zhì)量。

59、2.本發(fā)明能夠從第二幀圖像的對(duì)應(yīng)列中依次替換像素點(diǎn)，使剩余像素點(diǎn)的檢驗(yàn)結(jié)果最高，以替換點(diǎn)為參照點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，按拼接線偏轉(zhuǎn)兩幀圖像，在相機(jī)存在角度偏差的狀態(tài)下，還原出源圖像，提高設(shè)備兼容性的同時(shí)，降低相機(jī)抖動(dòng)對(duì)圖像質(zhì)量的影響，減少后期修復(fù)的工作量，保證拍攝過(guò)程的可靠性。

60、3.本發(fā)明能夠構(gòu)建像素點(diǎn)坐標(biāo)位置與色度的離散函數(shù)，對(duì)離散函數(shù)進(jìn)行中心差分，檢驗(yàn)差分函數(shù)的連續(xù)性，識(shí)別出分體式相機(jī)拍攝過(guò)程中的缺陷噪點(diǎn)和遮擋物，節(jié)省對(duì)圖像進(jìn)行校正和修復(fù)的時(shí)間，有助于提升圖像的整體視覺(jué)效果。