一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器視覺領(lǐng)域中的物體表面缺陷自動檢測技術(shù)，涉及一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖倒像器也叫光纖傳像器，是一種由數(shù)以萬計、直徑幾微米的光學(xué)纖維經(jīng)過規(guī)則排列、加熱、加壓融合而成的圓柱形光學(xué)器件。常見的光纖倒像器直徑約30毫米左右，高度約20厘米左右，上下表面光滑，光線在兩個表面之間通過其包含的每一根光學(xué)纖維來傳遞。由于光線在光纖中傳播時發(fā)生的是全反射，中途能量損失極小，光纖倒像器被廣泛應(yīng)用于精密光學(xué)、微光夜視等領(lǐng)域。光纖倒像器在制造過程中，工藝參數(shù)稍有波動或受其他外界因素干擾時，規(guī)則排列的細小光學(xué)纖維彼此擠壓，造成某些局部區(qū)域的光纖無法傳送光線或者透光率大大下降，產(chǎn)生次品和廢品。
[0003]目前光纖倒像器的質(zhì)量檢測都是由人工來完成的。檢測時，受限于人眼的分辨能力，工作人員需要借助于投影儀、顯微鏡等光學(xué)設(shè)備，放大光纖倒像器的表面，才能看清楚是否有缺陷，缺陷的類型以及數(shù)目。眾所周知，光學(xué)放大儀器的放大能力與放大范圍成反比，放大倍數(shù)越高，單次能觀測到的圖像范圍就越??；對于目前直徑30毫米左右的光纖倒像器，使用顯微鏡檢測缺陷時，其表面需要劃分為多個不同區(qū)域，經(jīng)過多次觀測才能完成檢測。檢測過程中不同成像區(qū)域的劃分完全由工作人員手工在顯微鏡下移動來實現(xiàn)，各個區(qū)域之間很容易出現(xiàn)相互重疊或者留有間隙的情況，進而造成缺陷的錯記或者漏記，引發(fā)質(zhì)檢錯誤。同時，人工檢測記錄的數(shù)據(jù)主觀性強，一批產(chǎn)品的檢測結(jié)果隨檢測人員和檢測環(huán)境的變化而波動，廠方的檢測結(jié)果和客戶的檢測結(jié)果經(jīng)常不一致，引起商業(yè)糾紛。光纖倒像器做為精密光學(xué)儀器，出廠時必須百分之百質(zhì)量合格，現(xiàn)有的人工檢測技術(shù)效率低下，很難滿足生產(chǎn)需求。
[0004]機器視覺以圖像處理、模式識別等技術(shù)為中心，通過工業(yè)相機獲取被檢物體的圖像，由開發(fā)人員設(shè)計專用的數(shù)據(jù)處理算法，用計算機來代替人腦實現(xiàn)對客觀世界物體的描述和認識。機器視覺技術(shù)是一門綜合性很強的高新技術(shù)，具有速度快、穩(wěn)定性強、結(jié)果客觀可靠等特點，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動化生產(chǎn)和檢測過程中。
[0005]基于機器視覺技術(shù)，本發(fā)明提出了一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測方法，檢測過程實現(xiàn)了數(shù)字化和自動化，產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)存檔可查，檢測結(jié)果客觀可靠，能有效避免人工檢測的不足，實現(xiàn)光纖倒像器表面缺陷檢測的智能化，提高檢測效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測方法，實現(xiàn)光纖倒像器表面缺陷檢測的智能化，提尚檢測效率。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測方法，具體步驟包括:
[0009](I)、獲取原始圖像，從原始圖像中分離出光纖倒像器的成像區(qū)域，以下處理步驟均只針對成像區(qū)域中的圖像；
[0010](2)、得到平均亮度圖像，在分離出的圖像范圍內(nèi)，求所有像素的灰度平均值；
[0011](3)、圖像之間求差，用得到的灰度平均值去減分離出圖像范圍內(nèi)每個像素的灰度值，得到其差值圖像；
[0012](4)、差圖二值化，用設(shè)定的閾值對分離出范圍內(nèi)的差值圖像進行二值化處理，得到的白色區(qū)域即為分割出來的缺陷；
[0013](5)、缺陷分析與標注，對白色區(qū)域進行幾何分析和統(tǒng)計分析，得出缺陷大小、缺陷個數(shù)等檢測數(shù)據(jù)；
[0014](6)、得出結(jié)論并存儲數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)定的質(zhì)量檢測標準，判斷產(chǎn)品是否合格，同時保存檢測數(shù)據(jù)，完成一次檢測。
[0015]所述的步驟(I)獲取原始圖像，從原始圖像中分離出光纖倒像器的成像區(qū)域，以下處理步驟均只針對成像區(qū)域中的圖像，具體包括:先將光源、相機和鏡頭的幾何位置固定，相機的成像范圍也隨之固定，此時打開光源提前采集一張沒有檢測物體的模板圖像M(x，y)，存入計算機中備用，在光源同樣的照明條件下，每次檢測時放入被檢物體光纖倒像器，采集得到的圖像記為F(x，y)，調(diào)用計算機中儲存的模板圖像M(x，y)與F(x，y)相減，二者差值不為的O地方構(gòu)成的區(qū)域即為檢測物體區(qū)域，也即光纖倒像器的表面圖像區(qū)域。
[0016]所述的步驟(2)得到平均亮度圖像，在分離出的圖像范圍內(nèi)，求所有像素的灰度平均值，具體為:分離出檢測區(qū)域后，計算圖像F(x，y)在檢測區(qū)域范圍內(nèi)所有像素的灰度平均值，記為V，然后用V去代替范圍內(nèi)每一個像素的原始灰度值，由此得到新圖像G (X，y)，可知，在檢測區(qū)域范圍外，G(x，y)與F(x，y)完全一致，在檢測范圍內(nèi)，G(x，y)中的灰度值均為V，F(xiàn)(x，y)為光纖倒像器的表面所成圖像的原始灰度值。
[0017]所述的步驟(3)圖像之間求差，用得到的灰度平均值去減分離出圖像范圍內(nèi)每個像素的灰度值，得到其差值圖像，具體為:圖像G(x，y)減去圖像F(x，y)，得到的差圖像記為H(x，y)，由以上分析可知，檢測范圍外H(x，y)的灰度值全為0，檢測范圍內(nèi)H(x，y)的灰度值為F(x，y)的平均灰度V和對應(yīng)位置灰度值的差值，根據(jù)光纖倒像器的構(gòu)成原理，其缺陷是由完全不透光或者透光率大大下降的受損光纖形成的，反映在圖像上就是正常區(qū)域像素的灰度值高，缺陷區(qū)域的灰度值低，同時正常區(qū)域的像素個數(shù)遠大于缺陷區(qū)域的像素個數(shù)，基于這個特點可知，H(x，y)中灰度值不為O的區(qū)域一定是光纖倒像器的表面區(qū)域，而且灰度值越大，說明該位置的原始亮度越低于周圍區(qū)域的平均亮度，越有可能是缺陷位置。
[0018]所述的步驟(4)差圖二值化，用設(shè)定的閾值對分離出范圍內(nèi)的差值圖像進行二值化處理，得到的白色區(qū)域即為分割出來的缺陷，具體為:結(jié)合工程實際設(shè)定一個固定閾值T，對圖像H(x，y)進行二值化，大于等于T的灰度值取I，小于T的灰度值取0，正常區(qū)域灰度值與平均亮度接近，H(x，y)中對應(yīng)的值小，灰度值取0，缺陷區(qū)域灰度值與平均亮度相差大，H(x，y)中對應(yīng)的值也大，灰度值取1，此時得到的二值圖像即為分割出來的缺陷圖像，白色區(qū)域?qū)?yīng)于缺陷部分。
[0019]所述的步驟(5)缺陷分析與標注，對白色區(qū)域進行幾何分析和統(tǒng)計分析，得出缺陷大小、缺陷個數(shù)等檢測數(shù)據(jù)，具體為:對分割出來的白色區(qū)域進行統(tǒng)計分析和幾何分析，得到缺陷的個數(shù)、缺陷的面積、缺陷的等效直徑等參數(shù)，按照設(shè)定的質(zhì)量檢測標準判斷產(chǎn)品是否合格。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的檢測過程中只需要檢測人員將檢測對象放入檢測區(qū)域，其余工作由計算機完成，檢測效率高，檢測結(jié)果客觀穩(wěn)定可靠，可用來取代現(xiàn)有的檢測技術(shù)和手段。另外，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)直徑在35毫米以下的光纖倒像器表面一次成像，有效避免了現(xiàn)有顯微鏡成像多次放大的不足，同時滿足缺陷檢測的精度要求。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的缺陷檢測方法示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種用于光纖倒像器表面缺陷的檢測裝置9，包括本體
1、光源2、相機3、鏡頭6、計算機4 ;本體I用于提供合適成像環(huán)境，包括底座11、安裝桿12、支桿13，安裝桿12垂直于底座11，并固定在底座11上，光源2為工業(yè)光源，用于提供成像時穩(wěn)定照明，固定在本體I的底座11內(nèi)，與底座11的上表面14相平；相機3為工業(yè)相機，用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，按照設(shè)定的高度通過支桿13固定在安裝桿12上；鏡頭6為工業(yè)鏡頭，用于將視場范圍內(nèi)的物體精確投影到相機感光芯片靶面上，與相機3對接在一起；計算機4用于接收相機電信號以及后續(xù)缺陷標注和數(shù)據(jù)保存，計算機4相連通過線纜相機3相連；光源2、鏡頭6和相機3的幾何中心位于同一軸線上，垂直于底座11。檢測實施時，圓形的光纖倒像器5置于光源2的中心最大程度地避免成像過程的幾何形變，光線從光纖倒像器5的下表面透過上表面成像，通過鏡頭6將被檢物體上表面的光學(xué)圖像投影到相機3上，通過電纜傳輸?shù)接嬎銠C4上，實現(xiàn)檢測物體光纖倒像器5上表面圖像數(shù)據(jù)的采集，光纖倒像器5實際是一個圓柱體，上表面和下表面是對稱面，所以將被檢物體光纖倒像器5上下倒置后，同理可采集下表面的圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)被檢物體的兩面檢測。
[0025]本發(fā)明的光源2和鏡頭6采用工業(yè)光源和工業(yè)鏡頭，優(yōu)先選用遠心工業(yè)光源和遠心工業(yè)鏡頭。遠心工業(yè)光源發(fā)出的平行光可以消除普通光源漫反射造成的邊緣模糊現(xiàn)象，配合經(jīng)過特殊設(shè)計具有高分辨率、寬景深、低畸變等優(yōu)點的遠心工業(yè)鏡頭，可以獲得邊緣清晰、高對比度的圖像，尤其適合于本方案大范圍、高精度的檢測。
[0026]本發(fā)明的相機3采