[發(fā)明專利]基于LBF的衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110174979.4
• 申請(qǐng)日: 2021-02-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112907526B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱根;陳薇;殷春;程玉華;王胤澤;陳凱;馮怡婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/62;G06T7/66;G01N21/95;G06V10/762;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于LBF的衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病檢測(cè)方法，首先對(duì)聚類目標(biāo)函數(shù)添加權(quán)重項(xiàng)和收斂項(xiàng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并采用迭代的方法，對(duì)光學(xué)疵病圖像進(jìn)行分類處理，去除噪聲的同時(shí)使得疵病輪廓得到增強(qiáng)；然后經(jīng)過(guò)分類處理后的圖像，采用LBF主動(dòng)輪廓模型，通過(guò)水平集函數(shù)演化并取零水平集分割出疵病圖像；最后對(duì)提取出來(lái)的疵病圖像進(jìn)行量化，對(duì)疵病圖像采用二值鏈碼技術(shù)對(duì)其疵病輪廓線進(jìn)行標(biāo)記，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)疵病區(qū)域面積、重心、長(zhǎng)短徑和周長(zhǎng)的量化。本發(fā)明將優(yōu)化聚類目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代、LBF主動(dòng)輪廓模型進(jìn)行疵病圖像分割以及疵病量化相結(jié)合，來(lái)增強(qiáng)衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病的損傷特征，顯現(xiàn)其輪廓特征信息，提高了檢測(cè)精度的同時(shí)完成對(duì)疵病的量化分析。

技術(shù)鄰域

本發(fā)明屬于表面疵病檢測(cè)技術(shù)鄰域，更為具體地講，涉及一種基于LBF的衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

超精密光學(xué)元件是很多高精尖儀器及設(shè)備系統(tǒng)的重要組成部分。在航空航天鄰域中，大量光學(xué)元件運(yùn)用于衛(wèi)星，最為顯著的就是衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡，且直徑通常為米量級(jí)。對(duì)于衛(wèi)星而言，其主要功能就是對(duì)地面進(jìn)行拍攝、偵察、監(jiān)測(cè)，因此對(duì)衛(wèi)星使用的太空望遠(yuǎn)鏡要求其成像靈敏度高、精度高、分辨能力強(qiáng)。衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡在大氣環(huán)境中，氣體不會(huì)對(duì)拍攝過(guò)程造成影響。但在太空中，由于其溫度很低，星云里的氣體(如氫氣、甲烷)會(huì)固化成顆粒物，附著在鏡片上，形成表面疵病。為了防止氣體固化顆粒物附著在鏡片上，通常會(huì)在鏡片附近添加吸附裝置。同樣的，在加工或者模擬實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)的外界物體的擦掛，外界環(huán)境的沖擊造成的劃痕，以及后續(xù)操作處理不當(dāng)，都會(huì)使其表面不可避免的留下麻點(diǎn)、裂口、劃痕、氣泡以及破邊等不同種類的表面疵病。對(duì)于衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片來(lái)說(shuō)，表面劃痕等表面疵病的存在會(huì)對(duì)入射到表面的光束造成散射，同時(shí)表面疵病的尺寸較小，使得衍射現(xiàn)象也較為嚴(yán)重導(dǎo)致元件表面受到損傷，影響到元件使用的效率甚至導(dǎo)致元件的報(bào)廢。因此衛(wèi)星在發(fā)射之前通常會(huì)在地面上進(jìn)行太空環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，以保證衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡的拍攝功能在太空中正常運(yùn)行。

為了驗(yàn)證吸附裝置的功效或檢測(cè)鏡片制作過(guò)程中有沒(méi)有造成損失，需要對(duì)其進(jìn)行疵病檢測(cè)。對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)表面疵病的精密系統(tǒng)而言，其檢測(cè)精度雖高，但設(shè)備組裝復(fù)雜、成本高，且各部件之間的位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)情況等有嚴(yán)格的要求，如果特定姿態(tài)發(fā)生改變，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變，因此要求操作人員有一定的光學(xué)鄰域知識(shí)基礎(chǔ)。精密系統(tǒng)最大的弊端在于檢測(cè)光學(xué)元件的尺寸有限制，被測(cè)物通常在厘米或者分米量級(jí)，無(wú)法對(duì)大尺寸光學(xué)器件進(jìn)行原位非接觸疵病檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于LBF的衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病檢測(cè)方法，用于大尺寸衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片的原位非接觸疵病檢測(cè)時(shí)拍攝被測(cè)衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片獲得光學(xué)疵病圖像的處理，以提高檢測(cè)精度。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于LBF的衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片表面疵病檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

(1)、拍攝被測(cè)衛(wèi)星望遠(yuǎn)鏡鏡片，獲得光學(xué)疵病圖像；

(2)、像素點(diǎn)分類

2.1)、設(shè)置迭代閾值ε、類數(shù)G、調(diào)整參數(shù)m，初始化迭代次數(shù)k＝0；

2.2)、構(gòu)建優(yōu)化的聚類目標(biāo)函數(shù)J_FCM：

其中，W_xy,i為權(quán)重，W_xy,i＝(M_xy,i×G_xy,i)/Z_xy，M_xy,i為隸屬度系數(shù)，G_xy,i為光照強(qiáng)度系數(shù)，Z_xy為歸一化常數(shù)，其值為：