[发明专利]一种磁流变抛光斑提取方法

说明书

本发明公开了一种磁流变抛光斑提取方法，本发明的方法利用人类大脑视觉皮层中的双拮抗神经元的色彩和空间对抗机制对磁流变抛光斑进行边缘检测并进行提取，并利用该神经元的空间稀疏反应约束特点来抑制磁流变抛光斑中的噪声信号和其他干扰信息；本发明解决了目前人工手动提取磁流变抛光斑存在精度不够高、提取效率低问题，具有鲁棒性好、自动化程度高优点，提高了抛光工艺过程控制的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及基于计算机图像处理的光学制造技术领域，具体地，涉及一种基于双拮抗神经元机制和稀疏约束的磁流变抛光斑自动提取方法。

背景技术

磁流变抛光技术是一种利用磁流变抛光液的可控流变特性，保持抛光过程的稳定性，精确控制抛光头的运动轨迹和驻留时间实现确定量抛光的先进光学制造技术。其中，抛光斑的提取是磁流变抛光中驻留时间求解的前提条件，抛光斑提取的精度是影响抛光精度的关键因素。

目前，磁流变抛光过程中，磁流变抛光斑提取主要采用人工手动提取的方式，即分别通过激光干涉仪测量采斑样片采斑前后的面形数据，然后对采斑前后的面形数据相减，获得含有抛光斑和一定背景噪声信号的数据，最后通过相应软件手动框选想要提取的抛光斑。磁流变抛光斑在采集过程中由于受到抛光液流量波动、测量误差的影响，会引入噪声误差。手动提取抛光斑方式不能精准选择抛光斑区域和消除噪声误差影响，因而存在精度不够高、提取效率低等问题，影响了磁流变加工精度和效率。非专利文献如《Advancedtechniques for computer-controlled polishing》及《大口径光学元件磁流变抛光工艺软件设计》对抛光斑的提取过程进行了简单描述，但均未提出抛光斑自动提取的方法。

鉴于现有磁流变抛光斑提取方法的问题，亟需一种磁流变抛光斑高精度自动提取方法。

发明内容

针对现有磁流变抛光斑手动提取精度差、效率低问题，本发明提出了一种基于双拮抗神经元机制和稀疏约束的磁流变抛光斑自动提取方法。

本发明的技术方案为：基于双拮抗神经元机制和稀疏约束的磁流变抛光斑自动提取方法，包括以下步骤：

S1、获取采斑件面形数据：选取采斑样片，测量样片的初始面形，按照加工工艺参数对样片进行采斑，测量采斑后面形，并与初始面形测量数据进行差动法处理，获得面形误差相减后的采斑数据。

S2、采斑件面形数据向图像数据转换：将采斑件面形数据转化为图像数据，使用MATLAB中的Imagesec函数将采斑数据矩阵按数值大小转化为对应的颜色值，并在坐标轴对应位置处以对应颜色染色，形成一幅彩色图像。

S3、分离出图像中的RGB三色分量：根据视觉系统锥形光感受器的颜色信息处理机制，将输入的彩色图像分离成三个部分，分别红色分量I_R(x,y)，绿色分量I_G(x,y)，蓝色分量I_B(x,y)。

S4、利用双拮抗神经元机制提取抛光斑边缘特征：人类大脑视觉皮层中的双拮抗神经元具有中心-外周拮抗感受野的特点，因此我们可以采用如下公式(1)-(10)来提取抛光斑的边缘特征，即：

C_k(x,y；σ)＝I_k(x,y)*gf(x,y；σ)；k∈{r,g,b,y} (1)

其中，*表示卷积操作；I_k(x,y)表示(x,y)坐标下像素值；C_k(x,y；σ)表示高斯卷积计算；gf(x,y；σ)表示二维高斯卷积核；σ表示感受野尺度系数，σ的值恒定为1.1；r,g,b分别表示图像中的RGB三色分量。

S_rg(x,y)＝ω₁·C_r(x,y；σ)+ω₂·C_g(x,y；σ) (3)