[发明专利]一种透光玻璃光学角偏差的检测方法

摘要

一种透光玻璃光学角偏差的检测方法，它有五大步骤：步骤一：获取基准图像和畸变图像；步骤二：对标准网格图进行放大率标定；步骤三：运用光学流动法计算从基准图像到畸变图像的变形场；步骤四：通过变形场计算光学角偏差；步骤五：对光学角偏差进行统计分析。本发明基于数字图像处理技术，结合光学流动法，可以获得透光玻璃全视场范围内的光学畸变角偏差分布情况和数值大小，具有全视区测量、自动化程度高、检测精度高等优点，它在自动检测技术领域里具有较好的实用价值和广阔地应用前景。

主权项

1.一种透光玻璃光学角偏差的检测方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：获取基准图像和畸变图像；使用数码单反相机(B)，在特定位置上采用固定拍摄参数分别直接和透过待测试透光玻璃(D)拍摄标准测试图(G)，得到数字化形式的基准图像(1)和畸变图像(3)，基准图像(1)和畸变图像(3)的数学表达为I(x，y)和J(x，y)，其中x，y分别是数码相机CCD芯片上的水平和垂直坐标，I(x，y)和J(x，y)为二维灰度矩阵，每个点的值代表图像的灰度，灰度越大颜色越深，灰度越小颜色越浅，该矩阵的大小与相机的分辨率相同；使用二维坐标(x_i，y_i)表示CCD平面上的任意像素单元；步骤二：对标准网格图进行放大率标定；数码相机拍摄的照片以像素为长度单位，而实际玻璃的尺寸以厘米、米为长度单位；为了从照片上准确量度出玻璃表面的位置信息，需要获得从照片像素到物理长度的映射函数，这里使用双线性映射函数，其数学形式为：x_real＝a₁x_pix+b₁y_pix+c₁y_real＝a₂x_pix+b₂y_pix+c₂                        (a)其中，(x_pix，y_pix)是数码相片上任意二维空间点的像素坐标，以像素为单位；(x_real，y_rea1)是该点映射到玻璃表面的实际物理坐标，以厘米为单位；a₁、b₁、c₁和a₂ b₂、c₂是待求的映射系数即标定系数；为了获得相机的标定系数，需要在完成步骤一后将标准网格图(H)放置在与标准测试图像(G)相同的位置(F)处；在数码单反相机(B)、测试图像支架(E)相对位置不变的前提下，移除待测透光玻璃(D)，拍摄一张标准网格图(H)的照片；标准网格图(H)上各网格线的空间位置(x_real，y_real)和对应像素点坐标(x_pix，y_pix)精确可知，因此使用基于最小二乘的双线性拟合算法计算得到标定系数；步骤三：运用光学流动法计算从基准图像到畸变图像的变形场；透光玻璃存在光学畸变场真值(2)，该变形场为矢量场，可分解为水平分量u(x，y)和垂直分量v(x，y)，畸变图像(3)正是基准图像(1)叠加上该光学畸变场真值(2)的结果，叠加公式为：J(x_i，y_j)＝I(x_i+u(x_i，y_j)，y_j+v(x_i，y_j))对于待测试玻璃而言，该光学畸变场真值(2)未知，因此使用金字塔迭代式光学流动法计算从基准图像(1)到畸变图像(3)的变形场u′(x，y)和v′(x，y)；给定光流层数、迭代次数、窗格形状、误差容限计算参数，得到该光学畸变场计算值(4)；该光学畸变场计算值(4)是光学畸变场真值(2)的有效近似；步骤四：通过变形场计算光学角偏差；在步骤二中已得到畸变图像(3)的有效近似变形场u′(x，y)和v′(x，y)，通过步骤二标定的放大率系数将其转换成到真实的物理空间为u_real′(x，y)，v_real′(x，y)，单位为厘米，根据公式：可计算出每一个点的光学角偏差，其中(D)为(L1)，即待测透光玻璃与标准测试图和标准网格图的安放区域之间的距离，u_real′(x，y)、v_real′(x，y)代表真实空间中的水平和垂直变形量，tan^-1代表反正切函数；步骤五：对光学角偏差进行统计分析，得到全视场的光学角偏差为一二维矩阵，每一点的值代表该点的光学角偏差；对该矩阵进行统计分析可以求得平均角偏差、最大角偏差、最小角偏差以及各个点的光学角偏差，便于透光玻璃全视区范围内角偏差整体大小的评估。