[发明专利]一种透明平行平板的缺陷检测方法

权利要求书

1.一种透明平行平板的缺陷检测方法，其步骤包括：

(1)在检测装置中无待测样品的情况下，转动空间光调制器直至计算机获取消光偏振图像，偏振CCD相机获取初始偏振图像保存至计算机；

(2)在待测样品的位置处放置分辨率板，调焦至清晰位置，调节支持装置工作距离，根据实验条件来确定相机至待测样品的距离、焦距、放大倍数以及曝光时间；

(3)把待测样品放置在空间光调制器和偏振CCD相机之间，此时采集待测样品的实时偏振图像，实时偏振图像缺陷处灰度值变化不同于背景灰度值；

(4)根据初始偏振图像与实时偏振图像做差分来确定待测样品的边缘，将两幅偏振图像每个像元相减后得到的差值取绝对值；

具体的，设f(m,n)为初始偏振图像，g(m,n)为实时偏振图像，(Δm,Δn)表示两幅偏振图像之间的偏移值；则差分偏振图像h(m,n)的表现形式为：

h(m,n)＝|f(m,n)-g(m+Δm,n+Δn)|；

(5)利用改进圆心定位算法来提取差分偏振图像的边缘轮廓：

首先对差分偏振图像进行粗略扫描，使用重心法取得其圆心的原始坐标(m_o1,n_o1)，设定步长，隔一个步长采样一次得大致的圆心位置；在原始坐标(m_o1,n_o1)的附近，缩小扫描的采样步长至得到更为精确的圆心位置，以待测样品半径方向为主，逐步的按照径向方向扫描，以β度为一个基准搜寻360/β个内部边缘点；从内部边缘点中寻找三个不共线的点分别记为A(m_a,n_a)，B(m_b,n_b)，C(m_c,n_c)；三点形成AB，BC，AC三条线段，求出它们各自的垂直平分线的交汇点即圆心；

(6)基于偏振图像灰度的一阶差分算子确定偏振图像的边缘点；

其边缘检测过程为：先对差分偏振图像进行灰度化，通过高斯滤波器对差分偏振图像平滑降低噪声干扰，其次计算经过滤波后差分偏振图像I(x,y)的梯度幅值M(m,n)及方向θ(m,n)，并对梯度幅值M(m,n)值经过非极大值抑制，最后利用双阈值法确定边缘点坐标；具体实现算法过程如下：

首先，设滤波函数为：

其在某方向d上的一阶导数为：

将▽G(m,n)分解为两个方向滤波器减少边缘检测算子的计算时间，即：

然后将▽G(m,n)分别与图像卷积得：

通过计算经过滤波后的图像I(m,n)的梯度幅值M(m,n)；

再对梯度幅值M(m,n)进一步经过非极大值抑制，对经过抑制后的图像N(m,n)进行阈值化得到最终边界检测结果；

(7)获取偏振图像的缺陷区域面积并设定面积阈值，根据面积阈值判定标记区域是否属于透明平行平板的缺陷区域，具体方法如下：

线段表包含5个重要参数，即：线段左、右端点的m坐标—m_l和m_r、线段的n坐标以及线段间的连通性标记L，具体实现过程：

(1)从上到下逐行扫描图像区域得到初始线段表，获取目标区域内每一条线段左右端点的坐标值，并将标记L初始化为0；

(2)根据前述的连通性分析对当前线段与相邻上一行线段进行连通性分析并作标记；

(3)将标记相同或等价的连通线段采用统一的标记；

(4)不改变线段的顺序，将不同标记的线段分为不同的线段表，每个线段表代表不同的连通域，并记下每个线段表的长度；

缺陷的面积可以表示为：

设定面积阈值S_T，当S≥S_T时，则认为该区域为缺陷区域；设区域面积长径M_max＝max(m_ir-m_il)，短径M_min＝min(m_ir-m_il)，根据《光学零件表面疵病GBT 1185-2006》中规定长短径之比M_min/M_max﹤1/4，则认为该缺陷为划痕，反之认为该缺陷为坑点或是其他内部缺陷；

反之若S＜S_T，不属于透明平行平板的缺陷。