【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高反光金屬、玻璃等材料曲面表面缺陷檢測領域，更具體的說涉及高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法。
技術介紹
1、機器視覺表面缺陷檢測是通過對表面缺陷的散射光采集，根據收集缺陷在像面所成的散射像來判斷缺陷的存在。然而在對一些高反光材質的曲面表面進行機器視覺缺陷檢測時，由于表面曲率的影響，容易使得表面部分照明光源反射光進入成像系統成像，照明光源的反射像區域會遮蓋缺陷的散射像位置，從而造成缺陷檢測存在檢測盲區。此外在某些光場例如暗場中，照明光源反射像與缺陷散射像存在近似的圖像灰度特征，在缺陷檢測上容易造成缺陷誤判。表面照明光源反射像對表面缺陷檢測的干擾，直接影響表面缺陷檢測的效率與精度，因此開展曲面高反光材質表面缺陷檢測時的照明光源反射干擾像預測，進而采取針對表面出現照明光源干擾像的位置調整照明數值孔徑角、入射光角度等參數對干擾像進行抑制十分必要。
2、高反光材質（如金屬、玻璃等）的曲面表面缺陷檢測過程中，照明光源的反射像區域可能會覆蓋缺陷的散射像位置。結果，缺陷檢測便可能存在盲區，或者在像暗場中這樣的光場中，反射像和散射像擁有相近的圖像灰度特性，進一步導致了誤判的結果。這些都會對表面缺陷檢測的效率和準確性產生負面影響，并導致錯誤的結果。
技術實現思路
1、本專利技術為此提出了基于有限孔徑成像建模的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法。?特定的技術步驟包括：使用張正友標定法標定實際光學系統參數，構建實際光學系統的小孔成像模型，并建立等
2、為了實現上述目的，本專利技術是采用以下技術方案實現的：所述的方法包括：
3、通過張正友標定法標定實際光學系統的光學參數；
4、根據標定獲得的光學參數建立實際光學系統的小孔成像模型；
5、在小孔成像模型的基礎上建立等效的理想單透鏡成像模型；
6、根據實際成像系統的景深計算實際系統的入瞳直徑；
7、在comsol?multiphysics軟件幾何光學模塊建立具有實際入瞳大小的單透鏡有限孔徑成像模型；
8、輸入實際系統對高反光材質的表面缺陷檢測的子孔徑掃描空間位姿參數；
9、輸出表面掃描位置的照明光源反射像成像結果。
10、在一個方案中，所述的建模光學參數包括：物距d、焦距、像面實際物理尺寸 a× b。
11、在一個方案中，所述的理想單透鏡成像模型中透鏡的像距等于小孔成像模型的焦距，透鏡的焦距通過以下公式計算：
12、(1)
13、式中為透鏡焦距，為小孔成像模型焦距，d為物距。
14、在一個方案中，所述的入瞳直徑大小通過求解下述方程判斷：
15、(2)
16、式中為實際系統的景深，為待求解的入瞳直徑，為實際系統可分辨彌散斑直徑的最小值， d為物距。
17、在一個方案中，所述的單透鏡有限孔徑成像模型建立步驟如下：
18、（1）幾何模型設置；
19、（2）材料屬性設置：給單透鏡、待測高反光表面樣品賦予實際折射率屬性；
20、（3）物理場及邊界條件設置；
21、（4）網格剖分設置。
22、在一個方案中，所述的幾何模型設置為：根據獲得的物距 d，公式(1)獲得的透鏡焦距，分別設置物面與像面位置，其中像面實際物理尺寸為 a× b；在物方空間緊靠透鏡位置建立孔徑光闌，入瞳直徑根據公式(2)獲得，透鏡前后表面的曲率半徑與滿足下述方程，
23、(3)
24、式中為透鏡前表面曲率半徑，為透鏡后表面曲率半徑， n為透鏡折射率、 h為透鏡厚度。
25、在一個方案中，所述的物理場及邊界條件設置為：對于入瞳面所在入瞳直徑以外的區域，設置吸收邊界；對于像面區域，設置凍結邊界條件；對于高反光表面設置鏡面反射邊界條件；根據實際系統中光源的空間位姿及入射角度設置光源。
26、在一個方案中，所述的網格剖分設置為：對幾何模型進行網格化剖分，其中像面與入瞳面采用自由三角形網格進行剖分，待測物采用自由四面體網格進行剖分。
27、本專利技術有益效果：
28、1、能有效預測高反光材質的表面缺陷檢測時的照明光源反射干擾像，幫助實際光學檢測系統提前做好反射干擾像的處理，從而在進行缺陷檢測時，能避免或者減少因為照明光源反射干擾像而導致的檢測誤判和檢測盲區。
29、2、本方法綜合利用了光學參數標定，小孔成像模型，單透鏡成像模型和有限孔徑成像模型等技術，從理論和實際應用兩個角度全面考慮了檢測效果的優化，因此能顯著提升高反光材質的表面缺陷檢測的效率和精度。
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1.高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的建模光學參數包括：物距d、焦距、像面實際物理尺寸a×b。
3.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的理想單透鏡成像模型中透鏡的像距等于小孔成像模型的焦距，透鏡的焦距通過以下公式計算：
4.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的入瞳直徑大小通過求解下述方程判斷：
5.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的單透鏡有限孔徑成像模型建立步驟如下：
6.根據權利要求5所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的幾何模型設置為：根據獲得的物距d，公式(1)獲得的透鏡焦距，分別設置物面與像面位置，其中像面實際物理尺寸為a×b；在物方空間緊靠透鏡位置建立孔徑光闌，入瞳直徑根據
7.根據權利要求5所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的物理場及邊界條件設置為：對于入瞳面所在入瞳直徑以外的區域，設置吸收邊界；對于像面區域，設置凍結邊界條件；對于高反光表面設置鏡面反射邊界條件；根據實際系統中光源的空間位姿及入射角度設置光源。
8.根據權利要求5所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的網格剖分設置為：對幾何模型進行網格化剖分，其中像面與入瞳面采用自由三角形網格進行剖分，待測物采用自由四面體網格進行剖分。
...【技術特征摘要】
1.高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的建模光學參數包括：物距d、焦距、像面實際物理尺寸a×b。
3.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的理想單透鏡成像模型中透鏡的像距等于小孔成像模型的焦距，透鏡的焦距通過以下公式計算：
4.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的入瞳直徑大小通過求解下述方程判斷：
5.根據權利要求1所述的高反光材質的表面缺陷檢測照明光源反射干擾像預測方法，其特征在于：所述的單透鏡有限孔徑成像模型建立步驟如下：
6.根據權利要求5所述的高反光材質的表面缺陷檢測...
【專利技術屬性】
技術研發人員：樓偉民，陳歡，楊鵬，尹瑞多，王明舟，豆紅運，孔明，劉璐，
申請(專利權)人：浙江省計量科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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