Image analysis for surface inspection using ray tracing and image acquisition modeling

Cilj ovog rada bio je razumijevanje i pregled ključnih problema u području snimanja slike, otkriće nepoznatih neispravnosti površine, ispitivanje mogućnosti evaluacije vidljivosti neispravnosti površine te projekcija tih rezultata na 3D objekt. Dizajnirali smo i izgradili parametrizirani i ponovljivi sustav za snimanje slike pod različitim kutovima osvjetljenja. U cilju postizanja visoke preciznosti korištena je robotska ruka. Pomoću izgrađenog sustava prikupili smo značajke površine bez defekata koje su potom uspoređene s testnom površinom. Stapanjem značajki bidirekcionalne funkcije distribucije refleksije i lokalnih binarnih uzoraka postigli smo stabilno otkrivanje nepoznatih neispravnosti površine. Vidljivost neispravnosti površine ocijenjena je za različite kutove osvjetljenja te je projicirana na 3D model pomoću algoritma praćenja zraka.The aim of this thesis was to understand the problem boundaries of image acquisition modelling, set initial assumptions, detect unknown surface defects, explore the possibilities of a surface defect visibility evaluation and a projection of the visibility results onto a 3D object. We have constructed a parametrized and reproducible image acquisition system for various illumination angles, involving a robotic arm to achieve high precision. Using the constructed system, we have acquired characteristics of a zero-defect surface, which were to be compared to a test surface. The fusion of the bidirectional reflectance distribution function and local binary pattern features enabled the implementation of stable unknown defect detection. The defect visibility was evaluated for various illumination angles and projected onto a 3D object using a ray tracing algorithm