[发明专利]一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪及检测方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪及检测方法，它是一种高效数字化检测透光玻璃光学畸变的方法和装置，属于自动检测技术领域。

(二)背景技术

光学畸变是指由透明件(通常指玻璃)不均匀性引起的光学角度偏差的变化率。光学畸变产生的原因是玻璃由于工艺、材料、镀膜、曲率等因素造成表面折射率的分布非均匀，使通过的光线产生偏离，从而使透过玻璃观察到的物像变形。对于汽车、飞机等交通工具来说，驾驶舱挡风玻璃作为驾驶员观察舱外环境的中介物，其光学质量直接影响到驾驶员对舱外状况的判断。如果透光玻璃的光学畸变程度较大，则易使驾驶员的眼睛产生疲劳，导致交通事故的发生。因此对透光玻璃的光学畸变进行检测成为非常重要的工作。

检索我国国家标准《汽车安全玻璃试验方法》(GB/T5137.2-2002)、国家军用标准《飞机夹层玻璃通用试验方法》(国军标GJB50388)和航空工业标准《透明件光学畸变试验方法》(HB 7398.1-96)，发现通常使用的畸变检测方法包括：投影(线)测量法、投影(逐点)测量法、网格板测量法等。其中，网格板测量法因其测试方法直观、操作步骤简单、对测试仪器要求不高等因素而被广为采用。传统的网格板测量法使用胶片相机拍摄透过玻璃试件看到的正交网格板图像，将胶片冲洗放大后由人工判读网格线变形程度，从而确定光学畸变，存在着测试数据费时费力、精度和效率较低的缺点，检测一块透光玻璃往往需要一天以上的时间。本发明基于网格板测量法的基本思想，但使用全新的计算机数字图像处理技术，通过两次拍照获得数码相片、使用自行开发的后处理软件自动处理，即可获得透光玻璃全视场范围内的光学畸变分布情况和数值大小，具有全视区测量、自动化程度高、检测精度高等优点，能够实现单块玻璃检测时间小于15分钟。

(三)发明内容

(1)目的

本发明的目的在于提供一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪及检测方法，它可完全替代国军标GJB503-88和航空工业标准HB7398.1-96中的网格板测量方法，并基于该方法设计了一种透光玻璃光学畸变数字化检测仪，用以实现透光玻璃全视区范围内光学畸变的高精度快速检测。

(2)技术方案

本发明由数字化光学畸变检测方法和基于该方法的透光玻璃光学畸变数字化检测仪两部分组成。

1、本发明一种透光玻璃光学畸变数字化检测方法，该方法具体实施步骤如下：

步骤一：获取基准图像和畸变图像。如图5所示。使用数码单反相机E，在预定位置上采用固定拍摄参数分别直接和透过待测试玻璃试件H拍摄标准测试图B，得到数字化形式的基准图像1和畸变图像3(图1)。基准图像1和畸变图像3的数学表达为I(x，y)和J(x，y)，其中x，y分别是数码单反相机CCD芯片上的水平和垂直坐标，I(x，y)和J(x，y)为二维灰度矩阵，每个点的值代表图像的灰度(灰度越大颜色越深，灰度越小颜色越浅)，该矩阵的大小与相机的分辨率相同。使用二维坐标(x_i，y_i)表示CCD平面上的任意像素单元。

步骤一的实施条件是：1)选取合适的高分辨率数码单反相机及配套镜头，镜头具有较好的光学素质；2)两次拍照时相机和标准测试图的空间位置关系不发生改变；3)两次拍照时的环境光照条件不发生改变，选择明亮光线充足的光照环境。

步骤二：对标准网格图进行放大率标定。数码单反相机拍摄的照片以像素为长度单位，而实际玻璃的尺寸以厘米、米等为长度单位(本专利申请以厘米为单位)。为了从照片上准确量度出玻璃表面的位置信息，需要获得从照片像素到物理长度的映射函数。本专利申请使用双线性映射函数，其数学形式为：

x_real＝a₁x_pix+b₁y_pix+c₁

y_real＝a₂x_pix+b₂y_pix+c₂    (a)