一种工业相机快速颜校正装置和方法与流程

1.本发明涉及工业相机颜校正技术领域，特别涉及一种工业相机快速颜校正装置和方法。

背景技术：

2.自动光学检测为工业自动化有效的检测方法，使用工业相机为平台的机器视觉作为检测标准技术，大量应用于印刷包装质量管控、pcb检测、快速成型等制造领域上。印刷包装质量管控为例，该系统通过工业相机和镜头对输出的印刷物表面进行图像信息采集，经过定位、识别和分类等图像处理，对印品的质量进行管控。
3.对于医疗、服饰和印刷等对彩较高要求的行业,对数视觉部件的采集的图像质量要求也越来越高。对于工业相机而言，需要在出厂或者是使用前，将相机的输出颜校正到与标准卡一致。以保证不同相机在拍摄相同场景下的彩相同。
4.目前，常见的标定方式，多是由社科生产厂商提供，其基本流程基本，通过调整相机参数，使得其亮度与标准卡的灰阶亮度一致的前提下，通过3*3的颜转换矩阵，将拍摄的到的18种彩rgb信息校正为卡中对应的rgb彩上，而对于如何调整和布置拍摄条件没有说明。
5.对于其校正的前提条件，即通过调整相机参数，拍摄一张其亮度与标准卡的灰阶亮度一致的图像，在实际操作中较为繁琐。因为影响图像亮度的因素较多，即光源，曝光，gamma值等，尤其是亮度不一致，会严重影响标定彩的质量。

技术实现要素：

6.本发明提供一种工业相机快速颜校正装置，所述工业相机快速颜校正装置包括左光源、背板、卡、右光源、支架导轨、相机和相机支架；
7.所述背板竖直设置，所述卡设置在所述背板上；所述左光源和右光源分别设置在所述背板左右两侧，所述左光源和右光源在不影响相机拍摄的情况下，尽量保证卡空间亮度一致；
8.所述支架导轨设置在所述背板正前方，并与所述背板垂直设置；所述相机支架设置在所述支架导轨上，用于安装所述相机并调节所述相机到所述卡的距离，所述相机支架能够兼容不同分辨率下的相机；
9.所述相机拍摄垂直和水平的卡图像；
10.所述相机根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；
11.所述相机根据修正后的图像和标准卡值计算矫正矩阵。
12.还提供了一种工业相机快速颜校正方法，所述工业相机快速颜校正方法包括以下步骤：
13.步骤1，利用装置拍摄垂直和水平的卡图像；
14.步骤2，根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；
38.l(x，y)表示图像亮度修正平面。
39.更进一步地，在步骤s25中，对待测相机采集到的图像进行亮度校正，校正后图像表示为：
[0040][0041]
其中，p
x，y
表示校正后图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值；i
x，y
表示校正前图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值。
[0042]
本发明达到的有益效果是：
[0043]
本发明提供的校正装置通利用卡特征，通过计算消除由于光源摆放等原因，避免相机拍摄卡时亮度不均匀，进而导致颜标定存在误差。
[0044]
本发明提供的校正装置通过固定的光源和轨道等装置实现不同分辨率和不同焦距的镜头的适配。
[0045]
本发明提供的校正方法实现了标定过程的自动化，简化了人为调整相机曝光gamma以及光源等器件的参数，提高了标定效率。
附图说明
[0046]
图1是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正装置的正视图；
[0047]
图2是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正装置的俯视图；
[0048]
图3是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正方法的流程图；
[0049]
图4是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正方法中水平卡图像的示意图；
[0050]
图5是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正方法中垂直卡图像的示意图；
[0051]
图6是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正方法中亮度修正的示意图；
[0052]
图7是本发明实施例中一种工业相机快速颜校正方法中校正后图像的示意图。
具体实施方式
[0053]
下面结合附图对本发明的技术方案进行更详细的说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0054]
如附图1-2所示，本发明提出了一种工业相机快速颜校正装置，该工业相机快速颜校正装置包括左光源1、背板2、卡3、右光源4、支架导轨5、相机6和相机支架7。
[0055]
其中，背板2竖直设置，卡3设置在背板2上；左光源1和右光源4分别设置在背板2左右两侧，左光源1和右光源4在不影响相机拍摄的情况下，尽量保证卡空间亮度一致。
[0056]
支架导轨5设置在背板2正前方，并与背板2垂直设置。相机支架7设置在支架导轨5上，用于安装相机6并调节相机6到卡3的距离，相机支架7能够兼容不同分辨率下的相机。
[0057]
相机6用于拍摄水平和垂直的卡图片，并依据卡信息对相机颜进行校正。
[0058]
如附图3所示，本发明提出了一种工业相机快速颜校正方法，包括如下步骤：
[0059]
步骤1，利用装置拍摄垂直和水平的卡图像；
[0060]
如附图4-5所示，完成待测相机在当前光源下的白平衡设置，在待测相机视场范围
内，将卡分水平和垂直，分两次放在图像中心位置，拍摄两张图像。
[0061]
步骤2，根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；
[0062]
具体还包括以下步骤：
[0063]
步骤21，根据卡灰阶标准值生成标准值向量；
[0064]
根据24卡的6个灰阶标准值，从亮到暗组成一个标准值向量y，向量y表示为{245,200,160,120,80,50}。
[0065]
步骤22，获取卡水平和垂直图像中灰阶及其矩阵区域行列坐标；
[0066]
获取待测相机拍摄得到的水平图像中，根据卡最下一行6个灰阶，获取水平图像的灰度值v1～v6(从左到右，从亮到暗)组成向量v1，获取其矩阵区域的中心行坐标r1～r6，列坐标c1～c6组成向量c。
[0067]
获取待测相机拍摄得到的垂直图像中，根据卡最右一列6个灰阶，获取其灰度值v7～v
12
(从上到下，从亮到暗)组成向量v2，获取其矩阵区域的中心行坐标r7～r
12
组成向量r，列坐标c7～c
12
。
[0068]
根据向量c和向量r坐标，计算行/列均值：
[0069][0070][0071]
步骤23，根据获取卡水平和垂直图像中灰阶及其矩阵区域行列坐标计算修正常数；
[0072]
据向量y、向量v1和向量c组合，以及向量y、向量v2和向量r的组合，利用最小二乘法，计算下列方程中的修正常数a
l
,γ
l
,k1,b1,k2,b2；向量y、向量v1和向量c均为6个值的向量，将这6个值带公式可以组成6个方程，在利用最小二乘法可以计算出a
l
,γ
l
,k1,b1,k2,b2：
[0073][0074][0075]
其中，a
l
表示亮度线性增益系，γ
l
表示相机当前的gamma值，k1表示水平方向上的光源亮度变化斜率，b1表示水平方向上的光源亮度变化截距，k2表示垂直方向上的光源亮度变化斜率，b2表示垂直方向上的光源亮度变化截距。
[0076]
步骤24，生成图像亮度修正平面；
[0077]
根据列均值c
avg
和常数k1,b1，计算图像亮度修正平面的基准l0：
[0078]
l0＝k1×cavg
+b1[0079]
基准l0即是在图像坐标为(c
avg
，r
avg
)这个点上的亮度修正比例值；如果光源照射的绝对均匀，亮度在不同像素坐标位置下是相等的，则k1和k2均为0，l0始终等于1。
[0080]
根据向量c和向量r的均值、常数k1和k2以及基准l0，建立图像亮度修正平面：
[0081]
l(x,y)＝k1(x-c
avg
)+k2(y-r
avg
)+l0[0082]
步骤25，对待测相机采集到的图像进行亮度校正；
[0083]
如附图6所示，校正后图像表示为：
[0084][0085]
其中，p
x,y
表示校正后图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值；i
x,y
表示校正前图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值。
[0086]
步骤3，根据修正后的图像和标准卡值计算矫正矩阵；
[0087]
如附图7所示，根据亮度校正后的图像，提取其卡中的18个彩信息和标准卡对应的颜，按照现有技术中常规方式计算颜转换矩阵；完成亮度校正的图像能够满足亮度一致的条件，后续的颜校正过程是现有技术中常见的标定过程。
[0088]
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变换或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

技术特征：

1.一种工业相机快速颜校正装置，其特征在于，所述工业相机快速颜校正装置包括左光源(1)、背板(2)、卡(3)、右光源(4)、支架导轨(5)、相机(6)和相机支架(7)；所述背板(2)竖直设置，所述卡(3)设置在所述背板(2)上；所述左光源(1)和右光源(4)分别设置在所述背板(2)左右两侧，所述左光源(1)和右光源(4)在不影响相机拍摄的情况下，尽量保证卡空间亮度一致；所述支架导轨(5)设置在所述背板(2)正前方，并与所述背板(2)垂直设置；所述相机支架(7)设置在所述支架导轨(5)上，用于安装所述相机(6)并调节所述相机(6)到所述卡(3)的距离，所述相机支架(7)能够兼容不同分辨率下的相机；所述相机(6)拍摄垂直和水平的卡图像；所述相机(6)根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；所述相机(6)根据修正后的图像和标准卡值计算矫正矩阵。2.一种基于权利要求1所述工业相机快速颜校正装置的工业相机快速颜校正方法，其特征在于，所述工业相机快速颜校正方法包括以下步骤：步骤1，利用装置拍摄垂直和水平的卡图像；步骤2，根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；步骤3，根据修正后的图像和标准卡值计算矫正矩阵。3.根据权利要求2所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤2中，包括以下步骤：步骤21，根据卡灰阶标准值生成标准值向量；步骤22，获取卡水平和垂直图像中灰阶及其矩阵区域行列坐标；步骤23，根据获取卡水平和垂直图像中灰阶及其矩阵区域行列坐标计算修正常数；步骤24，根据修正常数、标准值向量和灰阶及其矩阵区域行列坐标生成图像亮度修正平面；步骤25，对待测相机采集到的图像进行亮度校正。4.根据权利要求3所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤s21中，根据24卡的6个灰阶标准值，从亮到暗组成一个标准值向量y。5.根据权利要求4所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤s22中，获取待测相机拍摄得到的水平图像中，根据卡最下一行6个灰阶，获取水平图像从左到右，从亮到暗的灰度值v1～v6组成向量v1，获取其矩阵区域的中心行坐标r1～r6，列坐标c1～c6组成向量c；获取待测相机拍摄得到的垂直图像中，根据卡最右一列6个灰阶，获取其从上到下，从亮到暗灰度值v7～v
12
组成向量v2，获取其矩阵区域的中心行坐标r7～r
12
组成向量r，列坐标c7～c
12
；根据向量c和向量r坐标，计算行/列均值：根据向量c和向量r坐标，计算行/列均值：
r
avg
为行均值，c
avg
列均值。6.根据权利要求5所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤s23中，根据向量y、向量v1和向量c组合，以及向量y、向量v2和向量r的组合，利用最小二乘法，计算下列方程中的修正常数a
l
,γ
l
,k1,b1,k2,b2：：其中，a
l
表示亮度线性增益系，γ
l
表示相机当前的gamma值，k1表示水平方向上的光源亮度变化斜率，b1表示水平方向上的光源亮度变化截距，k2表示垂直方向上的光源亮度变化斜率，b2表示垂直方向上的光源亮度变化截距。7.根据权利要求7所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤s24中，根据列均值c
avg
和常数k1,b1，计算图像亮度修正平面的基准l0：l0＝k1×
c
avg
+b1基准l0即是在图像坐标为(c
avg
，r
avg
)这个点上的亮度修正比例值；根据向量c和向量r的均值、常数k1和k2以及基准l0，建立图像亮度修正平面：l(x,y)＝k1(x-c
avg
)+k2(y-r
avg
)+l0l(x,y)表示图像亮度修正平面。8.根据权利要求7所述工业相机快速颜校正方法，其特征在于，在步骤s25中，对待测相机采集到的图像进行亮度校正，校正后图像表示为：其中，p
x,y
表示校正后图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值；i
x,y
表示校正前图像中列坐标为x，行坐标为y的像素的会灰度值。

技术总结

本发明涉及一种工业相机快速颜校正装置和方法，包括左光源、背板、卡、右光源、支架导轨、相机和相机支架；背板竖直设置，卡设置在背板上；左光源和右光源分别设置在背板左右两侧，左光源和右光源在不影响相机拍摄的情况下，尽量保证卡空间亮度一致；支架导轨设置在背板正前方，并与背板垂直设置；相机支架设置在支架导轨上，用于安装相机并调节相机到卡的距离，相机支架能够兼容不同分辨率下的相机；相机拍摄垂直和水平的卡图像；相机根据垂直和水平的卡图像对图像亮度进行修正；相机根据修正后的图像和标准卡值计算矫正矩阵。阵。阵。