[发明专利]一种光学元件体缺陷的提取方法

说明书

本发明公开了一种光学元件体缺陷的提取方法，包括：(1)采用两台激光光源发出光线，分别经过分光镜和反射镜，照射光学元件内部，经过内部体缺陷散射后在CCD处成像；(2)针对光学元件内不同层次扫描得到的体缺陷二维图像，计算相邻两层之间光斑外接矩形的交并比，判断是否为同一个体缺陷；(3)进行预处理，并设置灰度阈值进行二值化；(4)划分感兴趣区域，并建立滑窗对其遍历进行逐点扫描；(5)计算滑窗处的清晰度，对实验中光斑图案进行判别并去除不清晰部分；(6)结合附近层次体缺陷扫描二维图像计算亮斑的外接矩形长宽比，如果超出阈值，则作为体缺陷剔除，得到真正的体缺陷图像。本发明方法检测效果好，速度快，抗干扰能力强。

技术领域

本发明属于光学技术领域，尤其是涉及一种光学元件体缺陷的提取方法。

背景技术

随着光学领域的全面发展，高精度的光学系统越来越多地应用于人类社会的方方面面，光学元件作为其中的核心部分，其加工质量决定了光学系统的准确性和安全性。除了在元件表面由于加工不当产生的麻点划痕以外，元件内部的体缺陷也是评价光学元件质量好坏的重要标准，这些体缺陷一般是在光学元件凝固成型的过程中，没有及时将气泡排出，液体固化的时候留在材料内部产生的。光学元件的体缺陷由于其复杂的结构，会对经过它的激光进行调制，使得激光束发生光束偏转，影响成像质量；如果是强激光束，会在光学元件缺陷处产生能量变化。光学元件对能量发生强烈吸收并转换成热能，使部分元件迅速升温，当温度过高时，元件本身会产生开裂或者爆炸等。所以准确地检测光学元件内部缺陷，评估光学元件质量，在高功率激光的光学系统中非常重要。

目前针对表面缺陷检测发展时间较长，已经形成业内较为成熟的检测系统，但是针对体缺陷的检测还无法完全做到定量检测，针对体缺陷尺寸的精确检测是光学元件体缺陷检测的发展目标，进而能够实现对体缺陷的有效评价。

在光学元件内部，激光入射照在体缺陷处，其散射光经过CCD对体缺陷成像，控制物面针对体缺陷的逐层扫描。在缺陷两端处经过成像系统会产生由于离焦造成的模糊光斑，它们并非是由体缺陷本身对光进行散射产生的像，不能够代表体缺陷本身的形貌，所以对于所得到的扫描图像，应将这一部分去除，得到只有体缺陷的图像，实现对光学元件内部体缺陷的有效检测，但是这部分光斑由于其亮度高，部分相对清晰，对体缺陷的提取造成了较大的困难，因此需要一套在将暗场成像系统下拍摄到的体缺陷进行准确提取的算法。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种光学元件体缺陷的提取方法，可以实现对光学元件内部体缺陷的有效明确检测。

本发明的技术方案如下：

一种光学元件体缺陷的提取方法，包括：

(1)采用两台出射光线横截面为矩形的激光光源分别发出光线，依次经过分光镜、反射镜照射入光学元件内部，交汇并形成各部分均匀的方形光斑对光学元件内部均匀照明，光束经过光学元件内部体缺陷散射后进入光学显微镜和CCD，得到待测光学元件体缺陷的二维图像；

(2)对体缺陷各层次进行扫描并分别成像，得到体缺陷不同层次处的二维图像；逐层图像进行初步的二值化后，针对每相邻两张图中光斑外接矩形的交并比，判断相邻两层的光斑是否属于同一个体缺陷，如果属于同一个体缺陷，则继续下一步处理；如果不属于，则上一层为一个体缺陷的最后一层，后一层为下一个体缺陷的第一层。得到包含体缺陷的所有层数的二维缺陷图；

(3)根据CCD成像的离焦、对焦各个区域的光信号强度不同，使用阈值法提取每个体缺陷灰度图中灰度较强光斑，并将成像最弱的离焦部分首先剔除掉；

(4)然后在剩余部分灰度较高区域划分出感兴趣区域，在其中的每层二维图像中设置3*3大小的滑窗，在滑窗中使用多种清晰度评价算子分别逐点计算清晰度数值；

(5)根据投票法判断滑窗处的清晰度，剔除部分清晰度较弱的离焦区域；