一種基于光學(xué)圖像及微波圖像檢測目標(biāo)散射性能缺陷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種檢測目標(biāo)散射性能缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在隱身裝備的服役過程中，暴露的隱身涂層由于物理或化學(xué)因素導(dǎo)致隱身性能發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致其隱身性能的整體喪失。隱身性能變差等化學(xué)問題導(dǎo)致的失效，在光學(xué)圖像上可能沒有變化，但是在微波散射圖像上差別較大，因此可通過微波近場散射特性成像技術(shù)進(jìn)行缺陷識(shí)別。
[0003]在利用二維MMO陣列進(jìn)行RCS點(diǎn)頻近場冠狀面成像檢測隱身涂層缺陷過程中，為提高檢測準(zhǔn)確率與成功率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)微波天線陣列與光學(xué)攝像機(jī)分別實(shí)現(xiàn)微波圖像與光學(xué)圖像的采集，并通過對(duì)現(xiàn)場采集光學(xué)圖像、微波圖像與存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)圖像的對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)裝備局部隱身性能是否合格的判別與檢測。
[0004]目前，二維MMO天線陣列RCS點(diǎn)頻近場冠狀面成像技術(shù)，所成圖像為距離天線陣列某一距離冠狀面平面像(具體距離由成像參數(shù)設(shè)置)。MMO天線陣列設(shè)計(jì)如圖1所示，選擇十字形的陣列布局，縱向?yàn)榘l(fā)射天線，橫向?yàn)榻邮仗炀€?？紤]到數(shù)據(jù)處理方便，收發(fā)天線均勻分布在陣列平面的對(duì)角線上。實(shí)際操作時(shí)，利用開關(guān)矩陣依次切換收發(fā)天線，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量，獲得M*N點(diǎn)頻回波數(shù)據(jù)(M為發(fā)射天線數(shù)量，N為接收天線數(shù)量)。
[0005]二維MMO天線陣列RCS點(diǎn)頻近場冠狀面成像算法實(shí)現(xiàn)流程圖如圖2所示，首先對(duì)頻域采樣數(shù)據(jù)(時(shí)域數(shù)據(jù)需要進(jìn)行FFT變換到頻域)進(jìn)行空間域4D傅里葉變換，由于坐標(biāo)變換將會(huì)引起空間頻率不等間隔現(xiàn)象，需要進(jìn)行空間頻率插值處理，然后對(duì)插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，最后進(jìn)行二維傅里葉反變換得到目標(biāo)二維像。
[0006]測試之前首先要對(duì)硬件相位進(jìn)行校準(zhǔn)，硬件相位差主要由電纜、開關(guān)控制模塊等不一致引起的，實(shí)驗(yàn)采用金屬球進(jìn)行硬件相位校準(zhǔn)。待測目標(biāo)放置在距離陣列平面約0.5m，MIMO陣列工作頻率18GHz，對(duì)實(shí)物進(jìn)行成像測試。
[0007]數(shù)字圖像處理模塊是基于opencv開發(fā)的分析模塊，由以下幾部分構(gòu)成:
[0008](I)相機(jī)標(biāo)定模塊
[0009]相機(jī)標(biāo)定模塊為系統(tǒng)提供實(shí)際尺寸到圖像像素尺寸間的映射。該功能的輸入數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)國際象棋圖像，以及圖像中角點(diǎn)的參數(shù)，參數(shù)包括橫向和縱向角點(diǎn)個(gè)數(shù)及間距。如圖3所示，該模塊在打開象棋圖像后，根據(jù)輸入?yún)?shù)提取圖像中的角點(diǎn)；進(jìn)一步地，根據(jù)設(shè)置的參數(shù)計(jì)算兩個(gè)映射矩陣，分別對(duì)應(yīng)了橫向、縱向像素尺寸到實(shí)際尺寸的映射；在輸出劃痕結(jié)果或激光點(diǎn)結(jié)果時(shí)，如果設(shè)置了輸出實(shí)際尺寸，則利用這兩個(gè)映射矩陣把像素尺寸映射到實(shí)際尺寸。
[0010](2)劃痕檢測模塊
[0011]該模塊完成對(duì)圖像的劃痕檢測。如果基準(zhǔn)圖像中存在紋理特征，則需要先執(zhí)行圖像配準(zhǔn)模塊。如果需要輸出實(shí)際尺寸，則需要先執(zhí)行相機(jī)標(biāo)定模塊。
[0012]該模塊的實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示，該模塊首先判斷基準(zhǔn)圖像中是否存在紋理(邊緣特征)，如果不存在，則將待測圖像和基準(zhǔn)圖像直接作差；否則，將待測圖像和基準(zhǔn)圖像通過圖像配準(zhǔn)模塊配準(zhǔn)后，求得校正圖像，把校正圖像和基準(zhǔn)圖像進(jìn)行作差。然后對(duì)差值圖像進(jìn)行邊緣檢測、形態(tài)學(xué)處理，劃痕結(jié)果識(shí)別。最后，根據(jù)用戶設(shè)置，輸出實(shí)際尺寸或者像素尺寸。
[0013](3)圖像配準(zhǔn)模塊
[0014]該模塊完成對(duì)基準(zhǔn)圖像和待測圖像的配準(zhǔn)。如圖5所示，圖像配準(zhǔn)模塊算法實(shí)現(xiàn)的基本流程如下:
[0015]為完成對(duì)兩幅圖像的配準(zhǔn)，需要提取圖像的特征點(diǎn)，系統(tǒng)提供了四種提取特征點(diǎn)的方法SURF、fast、SIFT和ORB。提取特征點(diǎn)后，系統(tǒng)完成對(duì)兩幅圖像的特征點(diǎn)的匹配，并進(jìn)一步剔除匹配效果不好的特征點(diǎn)。最后利用剩余的特征點(diǎn)，計(jì)算表征圖像變換的單應(yīng)性矩陣，進(jìn)而利用該矩陣計(jì)算校正后的圖像。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)中，只能實(shí)現(xiàn)兩幅光學(xué)圖像之間圖像對(duì)比。微波圖像由于背景噪音復(fù)雜，所含信息量較少無法提取足夠特征點(diǎn)等問題無法直接進(jìn)行比較。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提出一種基于光學(xué)圖像及微波圖像檢測目標(biāo)散射性能缺陷的方法，解決了微波圖像匹配的問題，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)散射特性缺陷的識(shí)別。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0019]一種基于光學(xué)圖像及微波圖像檢測目標(biāo)散射性能缺陷的方法，微波圖像對(duì)比處理過程包括以下步驟:
[0020]步驟(I)，光學(xué)圖像預(yù)處理；
[0021]步驟(2)，光學(xué)背景圖像和待測劃痕圖像的剛性配準(zhǔn)；
[0022]步驟(3)，光學(xué)圖像損傷和劃痕的檢測；
[0023]步驟(4)，光學(xué)圖像匹配矩陣變換；
[0024]微波圖像對(duì)比處理過程之后，進(jìn)行步驟(5)，微波圖像損傷檢測。
[0025]可選地，所述步驟(I)中，光學(xué)圖像預(yù)處理包括:
[0026]步驟(11)，桶狀失真矯正；
[0027]步驟(12)，光學(xué)感興趣區(qū)域選擇。
[0028]可選地，所述步驟(11)中，通過處理10張不同角度拍攝棋盤格產(chǎn)生配置文件，應(yīng)用程序調(diào)用此配置文件中數(shù)據(jù)完成桶狀失真矯正；
[0029]所述步驟(12)中，根據(jù)應(yīng)用程序中設(shè)置，通過設(shè)置提供函數(shù)的輸入?yún)?shù)完成光學(xué)感興趣區(qū)域選擇。
[0030]可選地，所述步驟(2)中，光學(xué)背景圖像和劃痕圖像的剛性配準(zhǔn)步驟通過特征點(diǎn)匹配方法對(duì)2幅光學(xué)圖像進(jìn)行匹配并得到光學(xué)圖像匹配矩陣。
[0031]可選地，所述步驟(3)中，光學(xué)圖像損傷和劃痕的檢測步驟對(duì)比變換后2幅光學(xué)圖像差異，找到差異區(qū)域位置并進(jìn)行判別，得到缺陷位置并輸出標(biāo)注后新圖像，判斷所述光學(xué)圖像匹配矩陣是否正確。
[0032]可選地，所述步驟(4)中，匹配矩陣修正步驟將所述光學(xué)圖像匹配矩陣進(jìn)行變換，匹配矩陣為3*3矩陣，變換規(guī)則為:
[0033]將匹配矩陣第1、5參數(shù)設(shè)為1，第2，4，7，8，9保持不變，第3、6乘以特定值X，特定值X由攝像頭特性及目標(biāo)距離確定。
[0034]可選地，對(duì)于同一探頭陣，在距離不變情況下，縮放參數(shù)不會(huì)改變；距離發(fā)生變化時(shí)，特定值與距離為線性關(guān)系X = a*dist，其中，X為特定值，定值a為縮放參數(shù)，dist為目標(biāo)距離。
[0035]可選地，所述步驟(5)中，微波圖像損傷檢測步驟將修正后匹配矩陣應(yīng)用于被測微波圖像中，匹配被測微波圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像，找到差異區(qū)域位置并進(jìn)行判別，判別方法為:圖像差值后根據(jù)設(shè)定閾值二值化，根據(jù)掩碼矩陣面積大小及形態(tài)判定是否缺陷位置，得到差異區(qū)域位置并輸出標(biāo)注后新圖像。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:
[0037]利用光學(xué)圖像獲取匹配矩陣，經(jīng)變換后應(yīng)用于待測微波圖像中，與標(biāo)準(zhǔn)微波圖像對(duì)比后判定微波圖像缺陷位置，可提高微波圖像識(shí)別的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為MMO天線陣列示意圖；
[0040]圖2為快拍式MMO陣列算法實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0041]圖3為相機(jī)標(biāo)定模塊實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0042]圖4為劃痕檢測模塊實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0043]圖5為圖像配準(zhǔn)模塊實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0044]圖6為本發(fā)明的基于光學(xué)圖像及微波圖像檢測目標(biāo)散射性能缺陷的