一种眼镜镜片缺陷自动化检测系统的研究

根据光散射原理和视觉检测的方法,研究开发了一种基于机器视觉的眼镜镜片缺陷自动化检测系统,对眼镜镜片进行图像获取、简单的图像处理与分级、分拣,实现对镜片的分类。系统采用并行机构运行,利用低角度前向照明方式获得了镜片表面和内部的斑、杂质、羽毛等缺陷图像;利用归一算法进行图像处理与分级,得到不同缺陷的识别信息。实验结果表明,系统能够检测出镜片中含有的所有缺陷,每个镜片的平均检测时间控制在2 s以内,检测精度为0.038 mm。     

安防镜头内部疵病的检测技术研究

镜头内部光学元件存在气泡、杂质和划痕等疵病,会严重影响安防镜头光学系统的成像性能.提出了一种新型安防镜头内部镜片疵病的检测方法.在暗场环境下,分别利用背光灯和环形灯对待测镜头进行照射,再使用物方远心镜头成像到高分辨率CMOS探测器,正面拍摄获取待测镜头的疵病图像.测试结果表明,该系统测量安防镜头疵病准确率为98％,对于...     

一种用于渐进多焦点镜片的检测装置

渐进多焦点镜片可为佩戴者提供自远点到近点全程、连续的清晰视觉。检测仪器由光源、聚焦镜、CCD、镜片夹具和转动装置等构成,用于检测渐变镜片视远区、视近区、渐变区的度数变化。提出了仪器装置的总体设计方案,通过CCD采集图像,经过后续处理可以得到镜片的屈光度分布图。结果表明,该仪器操作方便可行。     

雪糕棒质量在线视觉检测系统设计与实现

雪糕棒质量缺陷包括几何尺寸偏差和表面色差两大类,目前的质量检测手段是人工目测,检测结果难以得到保障;针对这一现状设计出一套雪糕棒质量在线视觉检测系统样机,由雪糕棒传送系统、光源、镜头、摄像机、计算机即图像处理单元、分选系统组成,由4台摄像机分别实现雪糕棒正、反面成像、两端侧面成像;采用基本计数原理解决了多点检测结果融合,检测结果到分选点的数据记忆,利用多线程技术解决了多台摄像机同步、提高系统运行速度等问题;现场测试表明,该系统能够提供符合质量检测要求的雪糕棒图像,并根据质量检测结果精确控制分选系统准确分级雪糕棒,雪糕棒检测速度达到每秒钟15支。     

哈特曼法检测渐进多焦点镜片

介绍了哈特曼法检测眼镜片的测量原理及对远轴光线的屈光度补偿，采用哈特曼法对渐进多焦点镜片进行检测。提出了实验总体方案并得到CCD采样图，通过后续图像处理，理论上可以得到镜片的屈光度分布图。结果表明，哈特曼法检测渐进多焦点镜片结构简单，方便可行。     

基于条纹偏折法的渐进多焦点镜片屈光度检测

渐进多焦点镜片以其独特的优势崭露头角,适用人群越来越广泛。为了对其进行快速、精确检测,提出了一种低成本、装置简单、易操作的渐进多焦点镜片屈光度检测方法。基于透射式条纹偏折法,通过对镜片引起的光线偏折角进行计算可以快速得到整个镜片屈光度的分布。文中对屈光度检测方法的优缺点进行综述。对透射式条纹偏折法原理进行了分析和研究;构建了基于透射式条纹偏折法的实验装置,介绍了系统中的相机标定和相位解算技术;对渐进多焦点镜片进行屈光度检测实验,对结果进行分析,并与VM-2000进行数据对比实验。结果表明该方法能有效、快速地检测渐进多焦点镜片的屈光度分布,也可推广应用到其他透镜的检测。     

透明液体中低对比度杂质检测方法的研究

针对人工检测效率和准确率低的不足,分别在图像预处理和检测算法上进行了研究分析,提出了基于加窗的小波变换的杂质检测方法。获取的图像采用高斯同态滤波来提高图像的对比度,然后利用基于加窗的小波变换来提取图像中杂质的边缘特征点,最后采用迭代阈值分割方法来分割目标和背景并通过显示结果中有无亮色区域来判断透明液体中是否含有杂质,若显示有亮色区域,则判此亮色区域为杂质。实验结果表明,此方法比现有的其他检测算法较好的判断出了细小而低对比度的杂质,也较好的去除了外界干扰,避免了漏检微弱边缘的问题,提高了检测效率和准确率。     

地球同步轨道碎片观测图像分级检测方法

为了快速检测出地球同步轨道带光学观测图像中的空间碎片,提出了一种基于信噪比的分级检测方法.首先分析实测数据,得出观测图像中不同信噪比碎片运动相似的特性.对于高信噪比碎片,采取帧差法快速检测,并利用多帧图像计算速度信息;对于低信噪比碎片,根据高信噪比碎片检测结果得到的速度信息,采用改进的动态规划检测方法.实际图像检测结果表明:当递归方程的搜索窗口为5pixel×5pixel时,分级检测方法检测性能最好;当累积帧数大于5帧时,检测时间比传统动态规划方法减少了87%以上.分级检测方法具有检测率高、虚警率低、计算量小的优势,适合地球同步轨道带光学观测图像中空间碎片的检测.     

单晶硅化学机械抛光划痕演变研究

化学机械抛光法是制作超光滑单晶硅镜片的常用工艺,抛光过程中的各类杂质粒子经常会导致加工表面产生划痕,降低镜片的表面质量。为系统研究不同晶向单晶硅表面塑性划痕与抛光液中杂质的关系,设计了金刚石微粉掺杂抛光Si(111)、Si(110)和Si(100)晶面的实验。利用轮廓仪测量了不同晶向、不同掺杂浓度下的划痕形貌,并通过计算载荷归一化后的划痕宽度分布、划痕深度分布、粗糙度和二维功率谱密度来评估划痕形貌。结果显示,抛光液中杂质粒子粒径、硅片表面的划痕宽度均服从正态分布。随着杂质粒子浓度的增加,划痕形貌从非周期性特征转变为周期性波动,粗糙度出现突跃点。此外,在同浓度金刚石微粉掺杂情况下,Si(110)面在划痕产生初期有更好的杂质粒子容忍度。     

皮棉杂质透射检测及成像目标增强方法

由于皮棉中白色或无色的杂质与皮棉反射特性相似，现有的光谱反射成像检测方法具有一定 的局限性.对皮棉杂质的光透射成像检测方法进行深入研究.在分析杂质及棉纤维透射特性基 础上，建立了光透射成像机理模型.研究了光透射成像系统中光源种类、光源能量、棉层厚 度及皮棉运动速度对成像目标的影响.根据棉层中透射光子的传播特性，提出利用高速CCD俘 获非漫射光子及统计滤波处理方法以增强成像目标，并分析了高速CCD曝光时间与成像目标 清晰度的量化关系.结果表明，所提出的光透射检测及成像目标增强方法，可获得清晰的目 标图像特征，检测结果与实际相符，此方法不仅为检测皮棉中各种白色或无色杂质提供一种 有效途径， 而且还可推广到红外及其他波段的成像系统中，对于微弱目标的透射成像检测 提供一种新的思路. 关键词： 皮棉杂质 透射成像 准直线光子 目标增强 统计滤波     

An f-Theta Lens Design for Bio-Medical System: Laser Scanning Microarray Reader

Laser scanning technology has put in microarray image system for its characteristic of non-contact measurement, high performance, and good sensitivities for the development of bio-technology. In the requirement of metrology, microarray biochip image has become more precisely and non-contact measurement like optical detector or ultra wave sensor is plenty applied in the imaging system. The paper provides the new type construction of laser con-focal microarray scanning and fluorescent detection system. The enabling key component, f-theta lenses, is designed as micro-meter focusing scanning lens. The scanner exploits the functional advantages and the optical system has small spot size, great linearity and large depth of focus. The system is expected to be simply operate, small hardware size, and fast speed. The optical design of the scanning lenses and the fabrication of scanner are also introduced and discussed     

多探测器拼接成像系统实时图像配准

依据已设计完成的基于同心球透镜的四镜头多探测器阵列拼接成像系统,对该系统图像拼接配准过程所采用的特征检测提取、特征向量匹配与筛选、空间变换模型参数估计等算法进行了研究。首先,采用Fast-Hessian检测子提取参考图像和待配准图像的特征点,并生成加速鲁棒特征(SURF)描述向量。接着,采用快速近似最近邻(FANN)逼近搜索算法获得初始的匹配点对,并对匹配点对特征向量的欧式距离进行排序。然后,参照成像系统光学设计参数设定合理的阈值,筛选并保留下较好的匹配点对。最后,提出了一种改进的渐进式抽样一致性(IPROSAC)算法对空间变换矩阵模型进行参数估计,从而得到参考图像与待配准图像的空间几何变换关系。实验结果表明:该算法对图像尺寸、旋转和光照变化都具有一定的不变性,特征匹配时间为0.542 s,配准变换时间0.031 s,配准误差精度小于0.1 pixel,可以满足成像系统关于图像配准实时性和准确性的要求,具有一定的工程应用价值。     

粘纤单丝数目自动检测系统的研究

针对化纤企业生产、检测的需要,研制了一种粘纤单丝数目自动检测系统。系统采用环形光源,从周围均匀照明经静电和高速风两次分离的粘纤,再由成像物镜将分离的粘纤清晰成像至高速面阵CCD传感器靶面上,基于Directshow技术自行编制出图像采集程序。利用自主研发的图像处理软件,处理粘纤图像信息,自动计算其单丝的数目,并给出判别结果。在图像处理方面采用分行消包络阈值分割法和连通域跟踪计数法,解决了粘纤计数中的胶丝重叠、分叉等关键技术难题,保证了计数准确率。该系统具有精度高、检测速度快等特点。     

像方扫描技术研究

基于显微摄影的成像原理,研究了像方扫描以扩大视场的途径,并建立了一个二次成像的设计模型,包括一个大视场的固定前置物镜组和一个运动轨迹为球面的中继透镜组。物镜组所成的一次像面优化了场曲,中继透镜组则根据该场曲进行运动,对一次像面不同区域成像,并采用光学被动消热差以保证不同温度的像质。该模型的相对孔径1∶3,波长3.7 m~4.8 m,焦距90 mm,瞬时凝视视场为4,扫描视场达24,采用7片透镜3个非球面,在全视场范围内具有接近衍射限的像质。     

采用树脂透镜的掌纹图像采集光学系统设计

为了获得高分辨率、高对比度和低畸变的掌纹图像,同时实现系统的轻量化和高性价比,本文基于全反射原理,采用树脂材料设计了一款由6片镜构成双远心光路的掌纹采集光学系统。树脂材料的选用减轻了光学系统的总重量;基于光的全反射原理的系统设计增强了掌纹图像的对比度;选择双远心光学结构,便于对倾斜物面所产生的梯形畸变进行矫正。对所设计光学系统的成像质量分析表明,该系统所有视场的光学传递函数（MTF）在Nyquist频率228 lp/mm处均达0.55以上,畸变〈0.14%。设计的光学系统可以采集120 mm×160 mm的手掌区域,实际手掌面上的分辨率达到500dpi,采集的掌纹图像分辨率达到8.0×106 pixel,满足了实际采集的要求。     

像增强器视场缺陷检测方法研究

在数字式像增强器性能综合检测系统的基础上，研究了像增强器视场缺陷的检测方法。通过数字视频摄像机采集缺陷图像，利用数字图像处理方法确定缺陷性质，缺陷处理算法基于图像灰度特征而不是边缘特征提取。该方法适用于对检测对象有具体量化和定位要求，而不是简单的只有数量和形状特征要求的场合。实验表明，该检测方法能够较准确地检测像增强器的缺陷。     

小口径大视场工业内窥镜光学系统设计

近年来,内窥镜广泛应用于复杂环境下小尺寸零件缺陷检测,该文设计一种用于航空发动机叶片检测的工业内窥镜光学系统。系统基本结构采用二次成像,物镜采用非对称反远距结构,将大视场光线收束进小口径腔体中,适配镜将物镜所成一次实像放大21倍,后接对角线长42 mm高速相机。系统基于Zemax设计软件进行系统优化、公差分析和像质评价,最终系统具有大视场(120°)、细孔径(3 mm)、耐高温(25℃～180℃)等特点。由于对视场、孔径和适配镜放大率有较高要求,因此合理引入非球面提高系统成像质量,入瞳直径提高至0.5 mm,系统空间截止频率在17 lp·mm^-1处,全视场调制传递函数值均大于0.28,最大畸变值小于21.2%。     

Horizontal parallax distortion in toed-in camera with wide-angle lens for mobile device

An effect of the toed-in camera configuration is keystone distortion, which causes vertical and horizontal parallax in the stereoscopic image. The horizontal parallax is the source of the depth plane curvature. However, if the stereoscopic image captured by the toed-in camera system with fish-eye lens is displayed on mobile device, it is uncomfortable to view because the horizontal parallax contains horizontal parallax distortion occurred by the wide field of view of the lenses. Therefore, in this paper, we propose a novel correction method of the horizontal parallax distortion, which is one of the keystone distortions, in a toed-in camera with fish-eye lenses for mobile device. We have experimented to attest the proposed method. In experiment, we used two charge coupled device cameras, whose field of view is 48.48°. In addition, the captured stereoscopic image was corrected for the barrel distortion and the horizontal parallax distortion. Therefore, the proposed method provides correcting of the horizontal parallax distortion from a toed-in camera system in order that the users can enjoy three-dimensional effects without the visual fatigue. Additionally, the proposed method is able to apply to toed-in camera consisting of any kinds of cameras.     

基于数字图像处理技术的人脸检测算法研究

为了提高人脸检测的准确性及检测速度,需要对基于数字图像处理技术的人脸检测算法进行研究。使用当前方法进行人脸检测时,需要提取脸部特征数目较多、检测速度过慢,降低人脸检测效率。为此,提出一种基于数字图像处理技术的人脸检测算法。该方法首先获取人脸数字图像,通过拉开数字图像的灰度间距,使数字图像灰度均匀分布,进而提高数字图像对比度,使图像更加清晰,再通过Wiener维纳滤算法对处理后的数字图像进行图像平滑去噪,在此基础上使用Robert边缘检测算子方法对数字图像人脸边缘每个像素点检测,得到数字图像中人脸边缘的基本图像,将其输入到计算机数字图像处理系统中进行识别检测。实验仿真证明,所提算法在检测速度及准确性等方面具有明显的优势。