激光光栅显微投影法表面微观形貌测量系统的研制

本文研制了基于激光光栅显微投影法的表面微观形貌测量系统。该系统由激光器 ,CCD ,两个显微物镜 ,图象采集卡 ,计算机和数据处理软件组成。两个显微物镜一个用来将光栅进行缩小投影到被测物体的表面上 ,形成被被测物体表面高度所调制的条纹 ;另一只显微物镜则将被调制的条纹图像成像到CCD的靶面上 ,CCD采集的图像输入到计算机中进行相关计算而得出被测表面的微观形貌。本文介绍了该系统的测量范围和分辨率计算方法 ,并对实验数据进行了可靠性分析。结果分析表明 ,该系统能可靠地测量物体的表面微观形貌。     

基于机器视觉的缺陷在线检测系统的研究

本文研究了基于机器视觉玻璃表面缺陷检测方法与原理。在玻璃的生产过程中对玻璃进行图像采集,通过对图像的处理,对玻璃中存在的缺陷进行有效的处理,本系统在缺陷的提取上与缺陷的识别分类上分别运用的是一种改进的动态阈值算法与一种改进的BP神经网络算法。研究结果表明,改进的两种算法简单、速度快、系统抗干扰能力强,在检测精度,效率和准确度上都有较大的提高。     

基于机器视觉的瓷砖素坯表面缺陷无损检测算法研究

针对瓷砖生产中对瓷砖素坯表面缺陷检测的高速度和高准确率的要求,本文提出了基于机器视觉的表面缺陷无损检测算法.首先对采集到的瓷砖素坯图像采用双边滤波器进行图像预处理,降低噪声,提高图像质量,然后利用Canny边缘算子提取图像边缘,在图像边缘的基础上,采用最佳阈值分割算法,实现图像分割,利用圆形度对缺陷特征进行描述,并实现缺陷判别,最后,通过实验验证表面缺陷检测的准确度和稳定性.实验结果表明,该方法可以实现瓷砖素坯表面缺陷的无损检测,准确率达到95％以上,能应用于瓷砖表面缺陷质量检测的生产实践中.     

基于光栅投影的钢板孔洞缺陷测量

针对基于光栅投影的钢板外观质量检测中孔洞检 测缺陷精度不高的问题,提出一种基于双投影的孔 洞缺陷检测方法。在钢板上方等间距设置两个线激光阵列,交替投影等间隔明暗分布的光栅 场,CCD相机 分别采集两个方向上投影到钢板表面的云纹图像,利用相移法分别求解出两个方向云纹图像 的相位信息, 然后分别重建得到钢板两个方向的三维轮廓。通过背景二值化定位投影盲区,将两个方向的 重建三维轮廓 进行融合,从而完成钢板的三维重建,实现钢板表面孔洞缺陷的测量。实验结果证明:钢板 的厚度测量精度为0.05 mm,孔洞缺陷测量精度可以提高到0.1 mm。     

基于视觉传达的包装样品表面缺陷特征提取系统设计

为解决多帧包装表面图像复杂背景对缺陷特征提取精度的影响,设计基于视觉传达的包装样品表面缺陷特征提取系统。其中,图像采集模块由光源、CCD线性扫码相机、图像采集模块及A/D模数转换器组成,负责采集包装样品表面图像;FPGA逻辑控制单元产生控制逻辑,采集到的包装样品表面图像传输至DSP数字信号处理器后,利用小波变换方法分解包装样品表面图像内的灰度与细节特征,以包装样品表面图像缺陷前景同背景的分类问题替代包装样品表面图像缺陷特征提取问题,实现视觉传达下包装样品表面缺陷特征提取。实验结果表明,所设计系统对于不同包装表面缺陷类型识别精度基本达到97%以上,平均能耗为0.52 J左右,均显著优于对比系统。     

红外硫系玻璃光学特性检测及影响因素分析

硫系玻璃具有较小的热差系数和较宽的光谱透过率,适合模压成型,在红外镜头中的应用越来越广泛。针对红外材料光学特性检测与表征难题,设计了检测与表征方法并建立了相应的检测装置。给出样片的透射谱、反射谱、传输损耗、调制传递函数(MTF)、近红外透射图像,以及由硫系玻璃装配成功的某导航镜头的MTF。结果表明,可以利用样片的透射光谱、近红外透射图像和中远红外MTF表征样品内部缺陷和均匀性。该研究为硫系玻璃检测规范与标准的建立打下了坚实基础。     

基于纹理抑制的磁环表面缺陷检测方法研究

针对磁环表面缺陷图像具有对比度低、纹理背景复 杂、缺陷种类多和亮度不均匀等问题,提出了一种基于改进自适应Canny算法和掩模技术的 磁环表面缺陷提取方法。首先,在分析磁环表面图像中不同 区域灰度特征和梯度特征的基础上,通过拟合磁环内外轮廓构造掩模图像,以便屏蔽磁环背 景区域的干扰; 然后,利用提出的基于8邻域各向异性滤波的改进自适应Canny边缘检测算法,抑制磁环表面 纹理的干扰;最后, 利用图像数字形态学增强边缘连通域,并利用构造的掩模图像提取磁环表面缺陷。利用开发 的样机 进行了大量的在线实验。实验结果表明,本文缺陷提取算法稳定性好,鲁棒性强,能够准确 、快速地提取 出磁环表面图像各区域的缺陷,表面缺陷检测的准确率为97.3%。     

基于图像融合的木板表面缺陷检测研究

针对木板表面节子缺陷被染料染色后难以识别的问题,本文利用图像融合技术提出一种新的木板表面缺陷检测方法。该方法采集被染色木板的近红外图像和可见光图像,使用加权平均法、主成分分析（PCA）算法、小波变换、Laplacian金字塔变换等不同的融合算法对采集的近红外图像和可见光图像进行融合,然后对不同算法融合后的图像仔细观察分析和比对并计算其信息熵。实验结果证实,融合后的图像能够明显地辨别出染色后的木板缺陷,并且基于Laplacian金字塔算法的融合效果最好。     

基于光栅成像投影的微位移检测方法

提出了一种基于光栅成像投影的微位移检测方法，利用光学傅里叶变换原理给出了具体的理论分析。准直激光束照明的光栅通过一个4f系统成像投影在被测物体表面上，光栅投影经过被测物体表面反射后由另一个4f系统成像在探测光栅上。探测光栅由一个透镜组成像在光电探测器上，其中采用由起偏器、光弹调制器和检偏器组成的偏振调制单元对探测光强进行调制。通过在4f系统的频谱面上设置滤波光阑，在光电探测器上获得了与被测物体的微位移成正弦关系的光强变化，检测出光电探测器上的光强变化即可以获得被测物体的位移量。实验验证了该检测方法的可行性，其重复测量精度小于25nm(1σ)。     

轿车流线型曲面缺陷的图像识别与检测方法研究

提出一种基于灰度像素邻域模板匹配的轿车流线型曲面缺陷的图像识别与检测方法,采用图像处理方法进行轿车流线型曲面缺陷识别,提高轿车表面缺陷的智能修复能力。对采集的轿车表面图像进行降噪提纯处理,利用自适应权重均衡分割方法进行图像分割,采用Retinex信息增强方法进行曲面缺陷图像增强处理,结合灰度像素邻域模板匹配方法进行缺陷识别与检测。仿真结果表明,采用该方法进行轿车流线型曲面缺陷的图像识别,检测的准确匹配概率较高,对缺陷部位的定位较准,性能优越。     

正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法

数字投影仪的非线性响应是近年来研究的热点问题,因为数字投影仪虽然能避免物理光栅投影的各种缺陷,但其自身的非线性直接影响了输出信息,是相位误差的主要来源,进而影响了测量精度。针对数字条纹投影三维测量中存在的Gamma非线性和不同区域Gamma值并不一致的问题,提出一种通过正交条纹级次分区域预编码校正Gamma非线性方法,通过正交条纹划分区域,对每个区域使用多项式拟合计算预编码值校正该区域条纹图像。使用该方法校正后相位误差减少了82.24%,适用于任意投影仪与相机之间的位置关系,只需要精细化计算一套分区域预编码系数并由此生成编码条纹图,即可满足该系统此后的测量需求,该方法灵活性强、精确度高。     

光栅投影三维测量系统中标定技术的研究

相机和投影仪的标定精度决定光栅投影三维系统的测量精度。提出一种改进的标定方法。该方法在逆向相机模型的基础上对投影仪进行标定,利用相位编码法进行绝对相位展开,避免相机标定误差的引入,在标定过程中减少投影仪投射图案的数量,使标定操作更加简单、快速。在系统的标定过程中,利用投影仪投射的垂直、水平两组光栅图像,建立其与相机图像的对应关系,进而求得标志点圆心在投影仪图像上的像素坐标;然后利用带有径向畸变的相机模型对投影仪进行标定;最后进行系统的立体标定,确定相机和投影仪间的相对位置关系。实验结果表明所提方法切实可行。     

基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量

提出了基于单频四步相移条纹投影的不连续物体三维形貌测量方法。由计算机产生相移步长为π/2的4幅正弦条纹图像,利用液晶投影仪投影到被测物体表面,由CCD相机同步采集获得含有形貌信息的畸变条纹图并保存在计算机中,通过四步相移算法获得条纹相位信息。对于表面形貌不连续的物体,通过4幅畸变条纹图灰度算术和运算并进行二值化处理定位阴影或暗背景,利用二值图像修正解调的相位从而得到正确相位。实验结果验证了本方法的有效性。     

莫尔条纹法测量浮法玻璃斑马角

为了测量浮法玻璃的斑马角,采用了莫尔条纹的测量方法,该法能够分辨玻璃转动0.2°所引起的变形,且斑马角的平均偏差为0.87%。实验结果表明,该法优于传统的浮法玻璃斑马角测量法。     

浮法玻璃缺陷信息在线处理系统的设计

浮法玻璃工艺是世界上最先进的平板玻璃制造工艺,但由于种种原因,浮法玻璃的生产过程中还会出现气泡、锡点等各种缺陷。为了给玻璃原片进行质量分等,需要对原片的缺陷进行检测。随着浮法生产线的改进,人工进行缺陷检测的方法已经不可行,这就要求装备在线处理系统。DSP是现代自动化技术发展的重要成果,通过实验表明,线扫描摄像机配合DSP及专用软件可以很好地完成玻璃在线检测。     

微流控芯片通道的全息显微检测方法

针对微流控芯片通道和缺陷的检测要求,设计构建了一套基于预放大离轴光路的反射式像面数字全息显微实验系统。探讨了数字全息显微测量中横向尺寸在视场占比较大的低空间频率物体的相位畸变矫正方法,提出两步相位相减法更适用于该类型物体的相位畸变矫正。通过宽度为55 μm、高度为65 nm的台阶标准样板实验对两步相位相减法、一般多项式曲面拟合法和Zernike高阶多项式曲面拟合法在相位畸变矫正效果上进行对比分析,分析结果表明两步相位相减法矫正畸变后的台阶平均高度相对误差为1.1%,较其他方法的误差更小,畸变矫正效果更好。另外,实验以通道宽度为80 μm的微流控芯片为被测样件,实现了芯片通道以及通道表面断裂型和缺损型缺陷的三维形貌检测,并得到定量结果:断裂型缺陷的宽度为14.1 μm,深度为431.7 nm;缺损型缺陷的宽度为33.6 μm,深度为295.1 nm。实验结果表明:像面数字全息显微实验系统为微流控芯片通道及表面缺陷的快速无损测量提供了新的途径,对于微流控实验系统质量评价具有重要意义。     

虚拟莫尔条纹技术测量浮法玻璃斑马角

介绍了利用莫尔条纹测量浮法玻璃斑马角的方法,在此基础上利用虚拟莫尔技术构建了浮法玻璃斑马角测试仪,实验结果表明,仪器能够分辨玻璃转动0.2°所引起的变形,其标准偏差σ=1.1%,大大优于国标所规定的技术指标。     

基于自适应局部增强的手机TFT-LCD屏Mura缺陷自动检测

针对手机屏幕图像整体亮度不均以及Mura缺陷对比度低等特点,提出一种基于自适应局部增强的Mura缺陷自动在线检测方法。首先对CCD相机采集的手机屏幕原始图像进行感兴趣区域提取、几何校正、滤波等预处理,获取图像中的屏幕区域,然后将屏幕区域划分为多个不重叠的像素块,并根据每个像素块的灰度分布特征,采用自适应局部增强算法自动识别并定位图像中的Mura区域,最后考虑到Mura缺陷大小的不确定,提出采用多层级分块的方式对屏幕区域进行检测,提高算法鲁棒性。实验结果表明,相较现有多种屏幕缺陷自动检测算法,本文方法能更准确有效地识别手机屏幕中的Mura缺陷,且覆盖率和误检率分别为91.17%和5.84%。     

基于curvelet变换的光学器件表面特征识别

为了精确识别复杂精密光学器件在制造过程中由于工艺要求不可避免产生的缺陷特征,基于曲线波(Curvelet)变换优良的曲线特征识别和强大的稀疏表示能力,提出了一种基于曲线波变换的缺陷特征识别方法,该方法采用变换域特征分离,在空间域获得特征识别后的器件表面图像。仿真结果和实验结果证明,提出的方法比传统小波算法精度和准确度更好,运算速度也可以接受,因此可用于光学器件表面特征缺陷的在线检测。     

基于数字条纹投影的三维形貌测量技术研究与实现

根据投影机和照相机的光学成像原理,借用双Ig测量系统的标定方法搭建了一套测量精度高、标定过程自动化的基于数字条纹的三维形貌测量系统,并采用最新的相位展开技术用较少的条纹图像完成相位展开,通过对人脸石膏像进行测量实验,验证了系统模型和测量方法的正确性。