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原文传递一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法

专利名称：	一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法
摘要：	一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，涉及工程光学技术领域。本发明是为了解决现有暗场检测方法，由于污染物具有尺寸小、数量少导致自动聚焦算法受图像背景影响，未综合考虑镜头制造误差与成像系统安装误差引起的成像畸变，由于图像背景复杂，污染物提取算法易造成漏检与误检的问题。本发明使光源发出的光以低角度双侧扫掠式辐照于反射镜表面，实现反射镜表面全口径辐照；使成像系统的焦面聚焦在反射镜表面，调整成像系统的曝光时间，实现目标点颗粒污染物和背景的分离，然后采集反射镜表面的图像；对采集到的图像进行畸变矫正、并去除矫正后图像中的背景光，然后对图像进行二值化处理，获得图像中的颗粒污染物信息。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	陈明君;刘昊;尹朝阳;赵林杰;苗心向;蒋晓东;张德志;程健;牛龙飞;吕海兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-29T00:00:00+0800
申请号：	CN201910722035.9
公开号：	CN110389088A
代理机构：	哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：	于歌
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
主权项：	1.一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将光源(1)置于反射镜(2)两侧，使得光源(1)发出的光以低角度双侧扫掠式辐照于反射镜(2)表面，实现反射镜(2)表面全口径辐照；步骤二、调整成像系统(4)的焦距，使得成像系统(4)的焦面聚焦在反射镜(2)表面，调整成像系统(4)的曝光时间，实现目标点颗粒污染物和背景的分离，然后采集反射镜(2)表面的图像；步骤三、对步骤二采集到的图像进行畸变矫正、并去除矫正后图像中的背景光，然后对图像进行二值化处理，获得图像中的颗粒污染物信息，所述颗粒污染物信息包括颗粒污染物的粒径、面积和坐标位置。 2.根据权利要求1所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤四、根据颗粒污染物信息对颗粒污染物进行分类、并通过显示器将分类后的颗粒污染物信息显示出来。 3.根据权利要求1或2所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，光源(1)为高亮线阵绿光光源，发光面尺寸为600mm×20mm。 4.根据权利要求3所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，反射镜(2)的口径尺寸为640mm×460mm，通光域口径尺寸为537mm×380mm，厚度为85mm。 5.根据权利要求1或2所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，步骤二中调整成像系统(4)的焦距时，首先采用全局搜索法对焦距进行粗调，所述粗调的具体过程为：设成像系统(4)镜头的聚焦超声马达初始位置为x0＝0， S21、以粗调步长Ssize0＝1000编码数采集图像，至聚焦超声马达位置到达x＝16383编码数为止， S22、将S21获得的每一幅图像的长宽均缩小至原来的1/8，并利用清晰度评价函数分别计算每幅图像的清晰度值，将清晰度值峰值所对应的超声马达位置xmax0记作粗调结果。 6.根据权利要求5所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，步骤二中调整成像系统(4)的焦距时，在粗调之后采用爬山法对焦距进行精调，所述精调的具体过程为：调整聚焦超声马达的初始位置x0＝xmax0， S23、采集超声马达位于位置xn时的图像，其中n为非负整数、且初始值为0， S24、对S23获得的图像按照N×N的矩形阵列形式进行分割，并分别计算每一幅子图像的清晰度值fk(xn)，k＝1,2,3，...，N2，N为正整数， S25、驱动聚焦超声马达运动至下一位置xn+1＝xn+Ssize1，其中精调步长Ssize1的初始值为100编码数， S26、对S25获得的图像按照N×N的矩形阵列形式进行分割，并分别计算每一幅子图像的清晰度值fk(xn+1)， S27、判断fk(xn+1)>fk(xn)的个数是否大于N2/2，是则直接执行S28，否则使Ssize1＝0.7Ssize1，然后执行S28， S28、判断Ssize1<1，是则将位置xn+1作为精调结果，否则使n＝n+1，然后返回S25。 7.根据权利要求1或2所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，步骤二中调整成像系统(4)的曝光时间时，以0.4为指数步长，在曝光时间区间[212μs，216μs]内选取图像的最佳直方图宽度T，根据拟合函数模型求得最佳直方图宽度T对应的曝光时间t， T＝a×tb+c 其中，a、b和c均为模型参数。 8.根据权利要求7所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，a＝7.374×10-6、b＝5.781、c＝-1.629。 9.根据权利要求1或2所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，步骤三中，采用灰度级形态学算法中的顶帽变化去除矫正后图像的背景光。 10.根据权利要求9所述的一种大口径反射镜表面颗粒污染物在线监测方法，其特征在于，步骤三中对图像进行二值化处理，具体采用拉普拉斯算子加权自适应二值化算法计算图像中的每一个像素的自适应阈值。
所属类别：	发明专利