[發明專利]一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法

有效

• 申請號: 201810517270.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108760766B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 程健;陳明君;左澤軒;劉啟;楊浩;趙林杰;王廷章;劉志超;王健;許喬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，是基于大口徑KDP晶體表面微缺陷快速搜尋與微銑削修復裝置實現的，基于大口徑KDP晶體表面微缺陷快速搜尋與微銑削修復裝置的氣浮框架下方設有大理石平臺，大理石平臺上、對應氣浮框架正下方位置開有修復窗口，顯微鏡移動平臺支架(121)上設有顯微鏡和檢測CCD(881)；

其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對待測大口徑晶體元件表面區域進行掃描，并利用檢測顯微鏡和檢測CCD對掃描區域進行實時圖像采集，獲得大口徑晶體元件批量的局部、單張掃描圖像；

所述檢測CCD是電荷藕合器件圖像傳感器；

采集圖像的過程中，檢測CCD的視野范圍在X、Y軸的移動方向上的重疊尺寸分別為Δm和Δn；

步驟2、確定單張圖片的尺寸范圍和重疊區域尺寸：

移動大口徑晶體元件，使晶體元件邊緣位置位于修復窗口內，保證檢測CCD中觀察到的晶體表面無缺陷點；

然后使微銑刀開始轉動，抬升刀具三軸聯動平臺，直到在檢測CCD中能觀察到刀具前端輪廓，停止刀具進給；此時在檢測CCD中刀具位于某位置P₁，采集圖像I₁；接下來移動刀具在X方向移動，移動距離為x，到達位置P₂，采集圖像I₂；繼續移動x到達P₃，采集圖像I₃；然后在Y方向連續移動兩次，移動距離為x，分別采集圖像I₄、I₅；

對五個位置的圖像進行處理，采用圖像特征匹配算法，提取特征點計算圖像中刀具移動的像素距離，

利用集中在刀具刀尖位置的特征點，按照特征點移動順序依次兩兩圖像進行匹配；分別計算特征點在X、Y方向移動的像素距離，并計算出特征點在X、Y方向上的平均偏移量，即特征點平均像素移動距離ΔP；

由此得出圖像的實際放大倍率K：

K＝(α/x)·ΔP

其中α為像素尺寸；

通過圖像的實際放大倍率K計算出單張圖片的尺寸范圍，W、H分別為每張圖片的寬度和高度；并確定各采集圖片的重疊尺寸；

步驟3、基于坐標系平移變換法實現采集圖像的拼接和缺陷點的坐標轉換：

單張圖像采集中每一張圖像以“X-m_x-Y-n_y”的方式命名，其中m_x、n_y分別表示X、Y方向走過的掃描步距數，即代表所捕獲圖像所處的實時位置，具有相同m_x或n_y編號的圖像有著同樣的X或Y方向坐標位置；假設在Y方向有n張圖像，X方向有m張掃描圖像，在這m×n張掃描圖像組成的全局坐標系中，假設仍以左上角為原點；用I_i,j表示X、Y方向上編號分別為i，j的圖像，i,j＝0,1,2...，則I_i,j的坐標原點O_i,j在全局坐標系下的位置為O'_i,j，每個圖像在全局坐標系下的坐標值(i·(W-Δm),j·(H-Δn))；O_i,j表示每張圖片對應圖像坐標系的坐標原點；

進而確定每個圖像中每個缺陷點在全局坐標系下的位置，并建立缺陷數據庫；

步驟4、采用坐標系平移變換法踐行圖像拼接：

首先根據圖像數量和排布情況，建立一個空白的“畫布”，畫布的尺寸由圖像以及相互重疊部分尺寸確定；

然后，通過缺陷數據庫中缺陷點的位置信息，對每張圖像中所有缺陷點位置進行坐標轉換，在“畫布”上的相應位置，根據缺陷點大小畫出示意其形狀、大小的擬合橢圓；完成僅含有缺陷信息的微缺陷檢測用的圖像拼接。

2.根據權利要求1所述的一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，其特征在于，確定單張圖片的尺寸范圍和重疊區域尺寸之前需要利用激光干涉儀測量X、Y軸的定位誤差，并進行跟隨誤差補償。

3.根據權利要求2所述的一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，其特征在于，步驟2所述的移動距離x為500μm。