[發明專利]一種透光玻璃光學角偏差的檢測方法

無效

• 申請號: 201110324917.3
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102507446A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 潘翀;王洪平;王晉軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種透光玻璃光學角偏差的檢測方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：獲取基準圖像和畸變圖像；使用數碼單反相機(B)，在特定位置上采用固定拍攝參數分別直接和透過待測試透光玻璃(D)拍攝標準測試圖(G)，得到數字化形式的基準圖像(1)和畸變圖像(3)，基準圖像(1)和畸變圖像(3)的數學表達為I(x，y)和J(x，y)，其中x，y分別是數碼相機CCD芯片上的水平和垂直坐標，I(x，y)和J(x，y)為二維灰度矩陣，每個點的值代表圖像的灰度，灰度越大顏色越深，灰度越小顏色越淺，該矩陣的大小與相機的分辨率相同；使用二維坐標(x_i，y_i)表示CCD平面上的任意像素單元；

步驟二：對標準網格圖進行放大率標定；數碼相機拍攝的照片以像素為長度單位，而實際玻璃的尺寸以厘米、米為長度單位；為了從照片上準確量度出玻璃表面的位置信息，需要獲得從照片像素到物理長度的映射函數，這里使用雙線性映射函數，其數學形式為：

x_real＝a₁x_pix+b₁y_pix+c₁

y_real＝a₂x_pix+b₂y_pix+c₂????????????????????????(a)

其中，(x_pix，y_pix)是數碼相片上任意二維空間點的像素坐標，以像素為單位；(x_real，y_rea1)是該點映射到玻璃表面的實際物理坐標，以厘米為單位；a₁、b₁、c₁和a₂?b₂、c₂是待求的映射系數即標定系數；為了獲得相機的標定系數，需要在完成步驟一后將標準網格圖(H)放置在與標準測試圖像(G)相同的位置(F)處；在數碼單反相機(B)、測試圖像支架(E)相對位置不變的前提下，移除待測透光玻璃(D)，拍攝一張標準網格圖(H)的照片；標準網格圖(H)上各網格線的空間位置(x_real，y_real)和對應像素點坐標(x_pix，y_pix)精確可知，因此使用基于最小二乘的雙線性擬合算法計算得到標定系數；

步驟三：運用光學流動法計算從基準圖像到畸變圖像的變形場；透光玻璃存在光學畸變場真值(2)，該變形場為矢量場，可分解為水平分量u(x，y)和垂直分量v(x，y)，畸變圖像(3)正是基準圖像(1)疊加上該光學畸變場真值(2)的結果，疊加公式為：

J(x_i，y_j)＝I(x_i+u(x_i，y_j)，y_j+v(x_i，y_j))

對于待測試玻璃而言，該光學畸變場真值(2)未知，因此使用金字塔迭代式光學流動法計算從基準圖像(1)到畸變圖像(3)的變形場u′(x，y)和v′(x，y)；給定光流層數、迭代次數、窗格形狀、誤差容限計算參數，得到該光學畸變場計算值(4)；該光學畸變場計算值(4)是光學畸變場真值(2)的有效近似；

步驟四：通過變形場計算光學角偏差；在步驟二中已得到畸變圖像(3)的有效近似變形場u′(x，y)和v′(x，y)，通過步驟二標定的放大率系數將其轉換成到真實的物理空間為u_real′(x，y)，v_real′(x，y)，單位為厘米，根據公式：

可計算出每一個點的光學角偏差，其中(D)為(L1)，即待測透光玻璃與標準測試圖和標準網格圖的安放區域之間的距離，u_real′(x，y)、v_real′(x，y)代表真實空間中的水平和垂直變形量，tan^-1代表反正切函數；

步驟五：對光學角偏差進行統計分析，得到全視場的光學角偏差為一二維矩陣，每一點的值代表該點的光學角偏差；對該矩陣進行統計分析可以求得平均角偏差、最大角偏差、最小角偏差以及各個點的光學角偏差，便于透光玻璃全視區范圍內角偏差整體大小的評估。