[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

一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，涉及一種微缺陷檢測用的圖像拼接方法。本發明為了解決目前的缺陷檢測中大口徑晶體的圖像采集和缺陷識別環節耗費時間較長的問題。本發明首先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，并確定單張圖片的尺寸范圍和重疊區域尺寸：然后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，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。本發明適用于光學晶體表面微缺陷檢測的圖像拼接。

技術領域

本發明屬于光學工程領域，具體涉及一種微缺陷檢測用的圖像拼接方法。

背景技術

為了緩解人類所面臨的化石燃料緊缺與環境污染嚴重的難題，世界各國正紛紛開展激光驅動慣性約束核聚變裝置的研制工作，以求獲得可控的清潔聚變能源。以KDP為代表的非線性光學晶體材料因具備獨特的光學性能而被用來制作光電開關和倍頻器，成為當前激光核聚變工程中不可替代的核心元件。然而，大口徑光學晶體的水溶性生長和超精密加工均極其困難(單片晶體的傳統制備周期就長達兩年)。并且，光學晶體元件的機械加工和激光預處理會在其表面引入微米量級的缺陷點，這些缺陷點在高能量激光使用環境下極易誘發激光損傷，并在后續強激光打靶過程中急劇擴展，造成整塊晶體元件的報廢，最終嚴重限制大口徑晶體元件的光學性能和使用壽命。現階段，光學晶體表面微缺陷引起的激光損傷問題已成為限制激光核聚變裝置輸出能量提升的技術瓶頸，開發大口徑光學晶體表面微缺陷的控制和去除技術，對實現激光核聚變點火預期目標具重大意義。

目前，采用微機械加工技術對光學晶體表面微缺陷進行精密修復，是緩解缺陷引起元件激光損傷，延長大口徑光學晶體元件使用壽命最有前景的一種策略，該策略可實現高精度、高質量、大口徑昂貴光學晶體的循環使用，從而保證激光核聚變裝置的高能量負載的穩定運行。光學晶體表面微缺陷的快速、精確檢測是實現其精密修復的關鍵。首先，光學晶體表面微缺陷的尺寸和形狀信息，直接決定了后續微機械修復策略的制定和工藝參數的選取。另外，光學晶體表面微缺陷點的檢測精度會嚴重影響修復過程中刀具與待修復缺陷點相對位置的確定，最終會影響缺陷點的成功修復與否。尤其重要的是，激光核聚變裝置的打靶密度要求必須在4小時內完成一次大口徑晶體元件的更換、檢測、修復和再安裝過程，即缺陷檢測必須具有高效的特點。然而大口徑光學晶體表面微缺陷尺寸小、形狀各異、分布不均勻，僅僅在缺陷檢測中大口徑晶體的圖像采集和缺陷識別環節，通常就需耗時數小時。并且，通過微缺陷的高效檢測只能獲得元件大量、局部區域的缺陷信息，缺陷點的位置坐標也僅僅是相對于單張圖片的像素坐標，而在微缺陷的精密修復過程中，缺陷在整個光學晶體表面全局坐標系中的位置坐標才是對修復最有價值的信息。因此，亟需開發一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，通過對檢測獲得的批量、局部缺陷圖像進行高效、高精拼接，獲得全口徑光學晶體表面范圍內的缺陷位置分布，為大口徑光學晶體元件的有效修復提供重要的參數信息。

發明內容

本發明為了解決目前的缺陷檢測中大口徑晶體的圖像采集和缺陷識別環節耗費時間較長的問題。

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)；

一種大口徑光學晶體表面微缺陷檢測用的圖像拼接方法，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；