CN108572181A - 一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，所述缺陷检测方法包括以下步骤：步骤A：视觉成像***采集图像，进行图像预处理；步骤B：相移图像相位解调和相位展开；步骤C：进行相位梯度运算；步骤D：SouthWell区域波前重构三维形面；步骤E：筛选曲率异常区域，标记缺陷。本发明提出一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，通过处理由CCD摄像机拍摄手机曲面玻璃的条纹反射图像，从而找出其中的缺陷像素区域并检测出手机曲面玻璃上的缺陷，实现缺陷检测精度更高的效果。

Description

一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及缺陷检测算法技术领域，尤其涉及一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法。

背景技术

随着移动互联网行业的迅猛发展及手机、平板电脑等电子产品市场的快速扩张，用于保护电子产品显示屏的玻璃面板也越来越多样化。为满足用户舒适度要求，越来越多的电子产品开始配备带弧边的玻璃面板。近年来随着曲面显示屏的出现并在部分手机上的成功应用，用于保护曲面屏的带弧边的玻璃面板的市场也飞速发展。各类电子显示屏玻璃面板需求量日益增大，其加工过程中的质量控制也备受关注，而缺陷检测是其中非常重要的环节。

条纹反射发因其非接触、高速和高精度等优点受到额广泛的关注，一直是光学三维测量技术研究的热点。通过误差研究选取适用性更广的检测精度更高的算法，可以实现三维面型重建和缺陷检测。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，通过处理由CCD摄像机拍摄手机曲面玻璃的条纹反射图像，从而找出其中的缺陷像素区域并检测出手机曲面玻璃上的缺陷，实现缺陷检测精度更高的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，所述缺陷检测方法包括以下步骤：

步骤A：视觉成像***采集图像，进行图像预处理；

步骤B：相移图像相位解调和相位展开；

步骤C：进行相位梯度运算；

步骤D：SouthWell区域波前重构三维形面；

步骤E：筛选曲率异常区域，标记缺陷。

优选的，所述视觉成像采集图像，进行图像预处理的具体步骤为：

步骤A1：利用薄膜晶体管显示的一维光栅射向参考平面，并使用CCD摄像机拍摄参考平面的条纹图像，放置手机曲面玻璃；

步骤A2：利用四步相移法改变光栅相位，分别拍摄图像，每步相位移动π/2；

步骤A3：将图像处理为灰度图，并提取每一像素单位的数值。

优选的，所述相移图像相位解调和相位展开的具体步骤为：

步骤B1：计算灰度图像值In(x,y)，计算方式如下：

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)*cos[Φ(x,y)+a_n]，其中A(x,y)为背景光强，B(x,y)为条纹幅值，φ(x,y)为条纹经物体调制相位，a_n为相移大小，即a_n＝n*π/2，n为步数；

步骤B2：通过四步相位法和反正切函数解调得出条纹经物体调制相位

步骤B3：对空间相位进行展开，根据未展开像素点a和已展开像素点b，计算与已展开像素点b相邻的像素点的展开相位，计算公式如下：

其中函数INT表示取整函数，为b点展开相位，分别表示a点阶段相位值和展开相位值；

步骤B4：若截断相位上相邻的像素点之间的截断相位差为(-π,π)，则正确展开每个像素点。

优选的，所述相位梯度运算的具体步骤为：

步骤C1：根据远心光路模型得出相位与梯度的映射关系，公式如下：

其中d表示薄膜晶体管距离参考平面的距离，p表示光栅周期，α表示待测表面偏转角度；

步骤C2：根据步骤C1的公式，可得出在水平方向和垂直方向上的相位调制i和j，因此得出待测物体表面的梯度分布：

优选的，所述SouthWell区域波前重构三维形面的具体步骤为：

步骤D1：根据SouthWell将重建高度和梯度分布的关系表示出来，即

步骤D2：设水平方向和垂直方向像素点间距相同为h，即dx＝dy＝h，采用如逐次超松弛迭代法进行计算，公式如下：

其中，

优选的，所述筛选曲率异常区域，标记缺陷的具体步骤为：

步骤E1：根据手机曲面玻璃精度要求，设置阈值，并分别遍历水平方向和垂直方向相邻像素点所对应的曲率，即：

其中ABS为绝对值函数，g₁为设定的阈值，Q_i,j为图像范围内某像素点曲率；

步骤E2：当不等式成立时标记当前坐标，得出缺陷区域。

本发明的有益效果：

1、结合计算机仿真和具体实验数据研究了基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测算法，通过误差研究选取了适用性更广检测精度更高的算法，从而实现了三维面型重建和缺陷检测。

附图说明

图1是本发明基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测流程图；

图2是本发明中的空间相位展开示例图。

其中a表示未展开像素点，b表示已展开像素点。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测算法，具体包括以下步骤：

步骤A：视觉成像***采集图像，图像预处理；

步骤B：相移图像相位解调和相位展开；

步骤C：相位—梯度换算；

步骤D：SouthWell区域波前重构三维形面；

步骤E：筛选曲率异常区域，标记缺陷。

所述步骤A中，视觉成像***采集图像，图像预处理，其主要步骤是：

步骤A1：薄膜晶体管显示的一维光栅射向参考平面，CCD摄像机拍摄参考平面条纹图像，放置手机曲面玻璃；

步骤A2：四步相移法改变光栅相位，分别拍摄图像，每步相位移动π/2；

步骤A3：通过OpenCV 2.4.10处理图像为灰度图，提取每一像素单位的数值I_n(x,y)。

在所述步骤B中，相移图像相位解调和相位展开，其主要步骤是：

步骤B1：灰度图像素值为

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)*cos[Φ(x,y)+a_n]

其中A(x,y)为背景光强，B(x,y)为条纹幅值，φ(x,y)为条纹经物体调制相位，a_n为相移大小，即n*π/2，n为步数。

步骤B2：通过四步相位法和反正切函数解调得经物体调制相位为

步骤B3：对空间相位展开过程，如图2所示，其中a是未展开像素点，b是已展开像素点，与已展开像素点b相邻的像素点的展开相位可表示为

函数INT为取整函数，为b点展开相位，分别表示a点阶段相位值和展开相位值。如果截断相位上相邻的像素点之间的截断相位差为(-π,π)，则该式能正确展开每个像素点。

在所述步骤C中，相位与梯度的映射关系由远心光路模型可得：

其中d为薄膜晶体管距离参考平面的距离，p为光栅周期，α为待测表面偏转角度。因此在水平和垂直方向上得到两个方向的相位调质，据此式得到待测物体表面的梯度分布

在所述步骤D中，SouthWell区域波前重构三维形面，其主要步骤为：

步骤D1：根据SouthWell可以将重建高度和梯度分布的关系表示出来，即：

步骤D2：假设水平和垂直方向像素点间距相同为h(即d_x＝d_y＝h)，采用如逐次超松弛迭代法(SOR)，即

其中

在所述步骤E中，根据手机曲面玻璃精度要求，设置阈值分别历遍水平和垂直方向相邻像素点对应的曲率，即

其中ABS为绝对值函数，g₁为设定的阈值，Q_i,j为图像范围内某像素点曲率。当不等式成立标记当前坐标，得缺陷区域。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：所述缺陷检测方法包括以下步骤：

步骤A：视觉成像***采集图像，进行图像预处理；

步骤B：相移图像相位解调和相位展开；

步骤C：进行相位梯度运算；

步骤D：SouthWell区域波前重构三维形面；

步骤E：筛选曲率异常区域，标记缺陷。

2.根据权利要求1所述一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：

所述视觉成像采集图像，进行图像预处理的具体步骤为：

步骤A1：利用薄膜晶体管显示的一维光栅射向参考平面，并使用CCD摄像机拍摄参考平面的条纹图像，放置手机曲面玻璃；

步骤A2：利用四步相移法改变光栅相位，分别拍摄图像，每步相位移动π/2；

步骤A3：将图像处理为灰度图，并提取每一像素单位的数值。

3.根据权利要求1所述一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：

所述相移图像相位解调和相位展开的具体步骤为：

步骤B1：计算灰度图像值In(x,y)，计算方式如下：I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)*cos[Φ(x,y)+a_n]，其中A(x,y)为背景光强，B(x,y)为条纹幅值，φ(x,y)为条纹经物体调制相位，a_n为相移大小，即a_n＝n*π/2，n为步数；

步骤B2：通过四步相位法和反正切函数解调得出条纹经物体调制相位

步骤B3：对空间相位进行展开，根据未展开像素点a和已展开像素点b，计算与已展开像素点b相邻的像素点的展开相位，计算公式如下：

其中函数INT表示取整函数，为b点展开相位，分别表示a点阶段相位值和展开相位值；

步骤B4：若截断相位上相邻的像素点之间的截断相位差为(-π,π)，则正确展开每个像素点。

4.根据权利要求1所述一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：

所述相位梯度运算的具体步骤为：

步骤C1：根据远心光路模型得出相位与梯度的映射关系，公式如下：

其中d表示薄膜晶体管距离参考平面的距离，p表示光栅周期，α表示待测表面偏转角度；

步骤C2：根据步骤C1的公式，可得出在水平方向和垂直方向上的相位调制i和j，因此得出待测物体表面的梯度分布：

5.根据权利要求1所述一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：

所述SouthWell区域波前重构三维形面的具体步骤为：

步骤D1：根据SouthWell将重建高度和梯度分布的关系表示出来，即

步骤D2：设水平方向和垂直方向像素点间距相同为h，即dx＝dy＝h，采用如逐次超松弛迭代法进行计算，公式如下：

其中，

6.根据权利要求1所述一种基于条纹反射的手机曲面玻璃缺陷检测方法，其特征在于：

所述筛选曲率异常区域，标记缺陷的具体步骤为：

步骤E1：根据手机曲面玻璃精度要求，设置阈值，并分别遍历水平方向和垂直方向相邻像素点所对应的曲率，即：

其中ABS为绝对值函数，g₁为设定的阈值，Q_i,j为图像范围内某像素点曲率；

步骤E2：当不等式成立时标记当前坐标，得出缺陷区域。