[發(fā)明專利]一種透明平行平板的缺陷檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910370090.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN110108715B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洋;劉重陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88;G01N21/958;G06T7/00;G06T7/13
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1.一種透明平行平板的缺陷檢測(cè)方法，其步驟包括：

(1)在檢測(cè)裝置中無(wú)待測(cè)樣品的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)空間光調(diào)制器直至計(jì)算機(jī)獲取消光偏振圖像，偏振CCD相機(jī)獲取初始偏振圖像保存至計(jì)算機(jī)；

(2)在待測(cè)樣品的位置處放置分辨率板，調(diào)焦至清晰位置，調(diào)節(jié)支持裝置工作距離，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件來(lái)確定相機(jī)至待測(cè)樣品的距離、焦距、放大倍數(shù)以及曝光時(shí)間；

(3)把待測(cè)樣品放置在空間光調(diào)制器和偏振CCD相機(jī)之間，此時(shí)采集待測(cè)樣品的實(shí)時(shí)偏振圖像，實(shí)時(shí)偏振圖像缺陷處灰度值變化不同于背景灰度值；

(4)根據(jù)初始偏振圖像與實(shí)時(shí)偏振圖像做差分來(lái)確定待測(cè)樣品的邊緣，將兩幅偏振圖像每個(gè)像元相減后得到的差值取絕對(duì)值；

具體的，設(shè)f(m,n)為初始偏振圖像，g(m,n)為實(shí)時(shí)偏振圖像，(Δm,Δn)表示兩幅偏振圖像之間的偏移值；則差分偏振圖像h(m,n)的表現(xiàn)形式為：

h(m,n)＝|f(m,n)-g(m+Δm,n+Δn)|；

(5)利用改進(jìn)圓心定位算法來(lái)提取差分偏振圖像的邊緣輪廓：

首先對(duì)差分偏振圖像進(jìn)行粗略掃描，使用重心法取得其圓心的原始坐標(biāo)(m_o1,n_o1)，設(shè)定步長(zhǎng)，隔一個(gè)步長(zhǎng)采樣一次得大致的圓心位置；在原始坐標(biāo)(m_o1,n_o1)的附近，縮小掃描的采樣步長(zhǎng)至得到更為精確的圓心位置，以待測(cè)樣品半徑方向?yàn)橹鳎鸩降陌凑諒较蚍较驋呙瑁驭露葹橐粋€(gè)基準(zhǔn)搜尋360/β個(gè)內(nèi)部邊緣點(diǎn)；從內(nèi)部邊緣點(diǎn)中尋找三個(gè)不共線的點(diǎn)分別記為A(m_a,n_a)，B(m_b,n_b)，C(m_c,n_c)；三點(diǎn)形成AB，BC，AC三條線段，求出它們各自的垂直平分線的交匯點(diǎn)即圓心；

(6)基于偏振圖像灰度的一階差分算子確定偏振圖像的邊緣點(diǎn)；

其邊緣檢測(cè)過(guò)程為：先對(duì)差分偏振圖像進(jìn)行灰度化，通過(guò)高斯濾波器對(duì)差分偏振圖像平滑降低噪聲干擾，其次計(jì)算經(jīng)過(guò)濾波后差分偏振圖像I(x,y)的梯度幅值M(m,n)及方向θ(m,n)，并對(duì)梯度幅值M(m,n)值經(jīng)過(guò)非極大值抑制，最后利用雙閾值法確定邊緣點(diǎn)坐標(biāo)；具體實(shí)現(xiàn)算法過(guò)程如下：

首先，設(shè)濾波函數(shù)為：

其在某方向d上的一階導(dǎo)數(shù)為：

將▽G(m,n)分解為兩個(gè)方向?yàn)V波器減少邊緣檢測(cè)算子的計(jì)算時(shí)間，即：

然后將▽G(m,n)分別與圖像卷積得：

通過(guò)計(jì)算經(jīng)過(guò)濾波后的圖像I(m,n)的梯度幅值M(m,n)；

再對(duì)梯度幅值M(m,n)進(jìn)一步經(jīng)過(guò)非極大值抑制，對(duì)經(jīng)過(guò)抑制后的圖像N(m,n)進(jìn)行閾值化得到最終邊界檢測(cè)結(jié)果；

(7)獲取偏振圖像的缺陷區(qū)域面積并設(shè)定面積閾值，根據(jù)面積閾值判定標(biāo)記區(qū)域是否屬于透明平行平板的缺陷區(qū)域，具體方法如下：

線段表包含5個(gè)重要參數(shù)，即：線段左、右端點(diǎn)的m坐標(biāo)—m_l和m_r、線段的n坐標(biāo)以及線段間的連通性標(biāo)記L，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

(1)從上到下逐行掃描圖像區(qū)域得到初始線段表，獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)每一條線段左右端點(diǎn)的坐標(biāo)值，并將標(biāo)記L初始化為0；

(2)根據(jù)前述的連通性分析對(duì)當(dāng)前線段與相鄰上一行線段進(jìn)行連通性分析并作標(biāo)記；

(3)將標(biāo)記相同或等價(jià)的連通線段采用統(tǒng)一的標(biāo)記；

(4)不改變線段的順序，將不同標(biāo)記的線段分為不同的線段表，每個(gè)線段表代表不同的連通域，并記下每個(gè)線段表的長(zhǎng)度；

缺陷的面積可以表示為：

設(shè)定面積閾值S_T，當(dāng)S≥S_T時(shí)，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)槿毕輩^(qū)域；設(shè)區(qū)域面積長(zhǎng)徑M_max＝max(m_ir-m_il)，短徑M_min＝min(m_ir-m_il)，根據(jù)《光學(xué)零件表面疵病GBT 1185-2006》中規(guī)定長(zhǎng)短徑之比M_min/M_max﹤1/4，則認(rèn)為該缺陷為劃痕，反之認(rèn)為該缺陷為坑點(diǎn)或是其他內(nèi)部缺陷；

反之若S＜S_T，不屬于透明平行平板的缺陷。