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机器视觉检测系统中相机景深问题的研究与建模
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第 23卷 第 12期
2010年 12月
Vo.l 23 No. 12
CH NI ESE JOURNAL OF SEN SORS AND ACTUATORS
Dec. 2010
Study andModel Construction for Camera Depth-of-F ield in
*
Machine-V ision Inspection System
HAN Fangfang1, 2, DUAN Fajie1* , WANG K ai1, ZHANG Baofeng2
1. StateK ey Lab of P recision M easuring Technology& Instruments, T ianjin University, Tianjin 300072; C hina;
2. School of E lectrical Engineering, T ianjin University of T echnology, T ianjin 300382, China
Abstract: In m ach ine vision in industrial inspection field, vibration generated by conveyor belt usually causes off-
focus image formeasured p ieces, w h ich w ill resu lt in characteristic information lost, and error judgm ent orm issing
judgment. A ccord ing to depth-of-field theory for optical system, ob ject point in a certain space range also can be a
sharp-focus p icture point in ideal mi age surface when inspection system parameters meet some conditions. Th is
problem has been studied. Combined w ith mi aging model, dep th-of-field model of ideal optical system and camera
parameters of vision inspection system, th is paper proposes am athematicalmodel for camera depth-of-field in m a-
ch ine vision inspection system. Through verification experiments, the mathem aticalmodel is effective, wh ich can
provide technical basis for adjusting vibration affection in practical applications.
K ey words: vision inspection; optical im aging system; depth of field mode;l vibration imaging; image of-f
focus b lur
EEACC: 7230G; 7320P do:i 10. 3969 / j. issn. 1004- 1699. 2010. 12. 015
机器视觉检测系统中相机景深问题的研究与建模*
韩芳芳1, 2, 段发阶1* , 王 凯1, 张宝峰2
1. 天津大学精密测试技术与仪器重点实验室, 天津 300072;
2. 天津理工大学自动化学院, 天津 300382
机器视觉应用于工业检测时, 传送带的振动会引起被测物采集图像的离焦模糊, 导致特征信息丢失, 引起检测的漏
摘 要:
判误判。而根据光学系统的景深理论, 检测系统满足一定参数条件时, 物点在一定物空间范围内依然可以在理想像面成清晰
像。本文对这一问题进行了研究, 结合理想光学系统的成像模型、景深模型、以及视觉检测系统的相机参数等, 对视觉检测系
统中相机的景深问题进行了数学模型的建立, 并通过实验验证了模型的有效性。模型的建立可为实际应用中调整振动现象
对成像的影响提供依据。
视觉检测; 光学成像系统; 景深模型; 振动成像; 图像离焦模糊
关键词:
中图分类号: O439 文献标识码: A 文章编号: 1004- 1699( 2010) 12- 1744- 04
相对于人工检测, 机器视觉系统具有连续工作
过传送带送入相机拍摄区域[ 3- 6] 。然而, 工业现场
的传送带在传送过程中, 由于各种原因, 不可避免的
会有振动产生, 如图 1所示。这样, 在相机成像光轴
方向的振动会引起被测物离焦, 若离焦范围超过成
像系统的景深范围, 会引起成像离焦模糊[ 7- 8] , 从而
影响检测处理过程及判断结果。因此, 对视觉检测
系统中相机景深问题进行研究, 可以根据系统参数
对成像系统景深做有效的预测和控制, 提高工业现
不疲劳、可适应恶劣工作环境、判断标准客观、容易
实现整线自动化等优点, 因而在大批量工业生产过
程中, 用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率
和生产的自动化程度 [ 1- 2] , 在近年来被越来越多的
工业企业和设备制造商所采用, 成为工业自动化中
的一项重要技术。
在连续工作的工业现场环境中, 被测物往往通
项目来源: 国家/ 十一五0科技支撑计划项目资助 ( 2006BAK02B01)
收稿日期: 2010- 06- 01 修改日期: 2010- 07- 15
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