球面光学表面疵病检测算法研究

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1、密级．无分类号ＴＮ２４７－ＡＮＥＣＨＮＯＬＯＧＸＩＴＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：球面光学表面疵病检测算法研宄作者：卢伟家指导教师：刘缠牢教授申请学位学科：精密仪器及机械２０１８年５月２１曰球面光学表面疵病检测算法研究学科：精密仪器及机械研究生签字：指导教师签字：摘要在球面光学表面疵病检测方法中，显微暗场疵病散射检测方法是当前的一个研究热点，其中图像处理算法是这种疵病检测方法的重要环节，也是决定检测速度和精度的关键。本文按照球面光学元件表面疵病的检测要求，以显微暗场疵病散射检测方法为研究基础，对疵病检测

2、过程中所用到的图像处理算法进行研究，主要内容如下：一、根据球面光学表面疵病的检测原理和检测方法，完成了球面光学表面疵病检测算法的总体方案设计。根据子图像中疵病位置的特性，使用子图像分类算法，实现了子图像的分类。二、研究了疵病图像配准算法，对基于图像灰度的配准算法进行了改进，将图像的边缘特征作为模板的搜索路径，以相关性最大的像素点作为配准位置。同时将一种单尺度的Harris-SIFT算法用于旋转后图像的配准，该算法是把Harris特征点检测算法与SIFT描述算子相结合，剔除了传统DoG-SIFT算法的多尺度性。详细介绍了图像合成所用到的算法，并对图像插值算法进行比对和仿真实

3、验，确定了适用于疵病图像的插值算法。三、对疵病信息提取进行研究，通过虑噪仿真实验比对，证明了中值滤波可有效去除疵病图像中的噪点，同时本文结合Canny边缘检测算法和Otsu阈值法实现了图像二值化，该方法有效避免了疵病的断裂现象。随后利用最小外接矩形算法，完成了图像中疵病类型的分类以及疵病评价信息的提取。四、根据待测球面光学元件的几何特征，完成了对CCD相机、镜头、照明光源和摆动移动平台等主要器件的选择，同时使用电子显微镜完成了像素的标定。利用选定的器件搭建光学实验平台，并对球面光学元件表面的疵病进行检测，运用本文提出的算法完成了疵病信息的提取和统计。关键字：疵病检测；图像

4、拼接；图像配准：特征检测；二值化；疵病信息提取AlgorithmResearchOfSphericalOpticalSurfaceDefectDetectionAlgorithmDiscipline:PrecisionInstrumentandMachineryStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractInthemethodofdetectingsphericalsurfacedefects,thedetectionmethodofthemicroscopicdarkfieldisaresearchhotspot,andth

5、eimageprocessingalgorithmisanimportantroleofthisdefectdetectionmethodandisalsothekeytodeterminingthespeedandaccuracyofdetection.Inthisthesis,accordingtothedetectionrequirementsofthesurfacedefectofthesphericalopticalelement,thedetectionmethodofthemicroscopicdarkfielddefectscatteringisuseda

6、stheresearchfoundation,theimageprocessingalgorithmsusedindefectdetectionarestudied,themaincontentsofthisstudyareasfollows:Firlstly,accordingtothedetectionprincipleanddetectionmethodofthesurfacedefectofthesphericalopticalelement,theoverallschemedesignofthedefectdetectionalgorithmofthespher

7、icalopticalsurfacewascompleted.Accordingtothecharacteristicsofthedefectpositioninthesub-image,sub-imageclassificationalgorithmwasadoptedtorealizethesub-imageclassification.Secondly,Theimageregistrationalgorithmofdefectisstudied.Theregistrationalgorithmbasedonimagegr