CN112945988B - 镜片缺陷检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镜片缺陷检测***及检测方法，镜片缺陷检测***包括依次设置的摄像单元(2)、同轴光源(3)、穹顶光源(4)、环形光源(5)和背光光源(6)，所述摄像单元(2)、同轴光源(3)、穹顶光源(4)、环形光源(5)和背光光源(6)同轴设置，并且所述穹顶光源(4)与所述环形光源(5)相间设置。本发明的镜片缺陷检测***及检测方法，检测准确性高、适用范围广、漏检率低。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种镜片缺陷检测***及检测方 法。
背景技术
当前市场手机摄像模组应用范围越来越广泛，客户对摄像模组品质要 求越来越高，摄像模组内部镜片的表面缺陷极大地决定了手机摄像模组成 像的质量。手机镜片的主要光学形态为非球面镜片，为确保其成像效果， 通常需要对镜片上下表面进行缺陷检测。由于缺陷种类繁多，因此对自动 化检测设备的光学***以及检测算法的要求较高。目前行业内存在的镜片检测设备，通常采用上下部环形光源照明，并且采用单次取图的方案，该方案存在以下缺陷：
1、采用上部及下部光源进行照明的方式，会使部分浅脏污、浅划伤以 及黑点成像效果不佳，容易出现漏检。
2、采用单次取图的方案，白点、脱膜等缺陷无法有效区分，尤其是对 于小尺寸(30μm以内)脱膜，其漏检率较高。
3、受到镜头景深限制，检测厚度较大的镜片时，存在部分区域离焦现 象，从而使得白点、脱膜等缺陷成像虚化造成过检问题，浅脏污、划伤的 成像效果弱化造成漏检问题。
4、缺陷检测采用固定阈值或动态阈值等分割方法，较浅的脏污、脱膜 等缺陷漏检率高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种镜片缺陷检测***及缺陷 检测方法，解决现有检测设备及检测方法漏检率高的问题。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种镜片缺陷检测***，包括 依次设置的摄像单元、同轴光源、穹顶光源、环形光源和背光光源，所述 摄像单元、同轴光源、穹顶光源、环形光源和背光光源同轴设置，并且所 述穹顶光源与所述环形光源相间设置。
根据本发明的一个方面，所述穹顶光源上设有连接板，所述同轴光源固 定支承在所述连接板上。
根据本发明的一个方面，所述同轴光源的发光面与所述穹顶光源上的 通光孔之间呈两倍及以上的比例关系。
根据本发明的一个方面，所述摄像单元包括支撑板、安装在支撑板上的 固定板、依次同轴设置在所述固定板上的图像传感器、远心镜头以及用于 驱动所述固定板移动的驱动装置。
根据本发明的一个方面，所述背光光源包括漫射板，所述漫射板的颜 色与所述同轴光源、穹顶光源和环形光源的光源波段颜色设置为互补色。
根据本发明的一个方面，所述背光光源包括漫射板，漫射板设置为黑 色半透明材质。
根据本发明的一个方面，所述漫射板的表面粗糙度为3.2≤Ra≤25， 所述漫射板对光学***光源波段的吸收率70％≤Abs≤95％。
根据本发明的一个方面，所述背光光源还包括背光源灯珠，所述漫射 板置于背光源灯珠与环形光源发光面之间，且漫射板与背光源灯珠的间距 ＞10mm。
本发明还提供一种利用上述检测***的检测方法，包括：将镜片放置 于所述穹顶光源和环形光源之间，打开所述同轴光源、穹顶光源和环形光 源，并关闭所述背光光源，拍摄一张常规图像进行缺陷检测，有利于判断 是否存在表面白点、膜欠、脏污、毛丝类缺陷。
根据本发明的一个方面，所述常规图像的缺陷检测还包括检测是否存 在浅缺陷：
将所述常规图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
根据本发明的一个方面，对所述常规图像进行缺陷检测之前还包括对 所述常规图像进行消除重影：
将所述常规图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰度 差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述常规图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
根据本发明的一个方面，所述镜片的直径≤5mm，厚度小于1mm。
本发明还提供一种利用上述检测***的检测方法，包括：
将镜片放置于所述穹顶光源和环形光源之间，打开所述同轴光源、穹 顶光源和环形光源，并关闭所述背光光源，拍摄一张常规图像；
打开所述背光光源，并关闭所述同轴光源、穹顶光源和环形光源，拍 摄一张背场图像；
对所述常规图像进行缺陷检测，有利于判断是否存在表面白点、膜欠、 脏污、毛丝类缺陷；
对所述背场图像进行缺陷检测，判断是否存在黑点缺陷。
根据本发明的一个方面，所述常规图像和背场图像的缺陷检测还包括检 测是否存在浅缺陷：
将所述常规图像和背场图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳 定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
根据本发明的一个方面，所述常规图像在进行缺陷检测前，还包括进 行重影消除：
将所述常规图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰度差值 相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述常规图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
根据本发明的一个方面，所述镜片的直径为5-8mm，厚度小于1mm。
本发明还提供一种利用上述检测***的检测方法，包括：
将镜片放置于所述穹顶光源和环形光源之间，打开所述同轴光源和穹 顶光源，并关闭环形光源和背光光源，拍摄一张明场图像；
打开所述环形光源，并关闭所述同轴光源、穹顶光源和背光光源，拍 摄一张暗场图像；
打开所述背光光源，并关闭所述同轴光源、穹顶光源和环形光源，拍 摄一张背场图像；
对所述明场图像进行缺陷检测，有利于判断是否存在表面白点、膜欠、 脏污、白点类缺陷；
对所述暗场图像进行缺陷检测，判断是否存在擦伤、划伤、毛丝、道 子类缺陷；
对所述背场图像进行缺陷检测，判断是否存在黑点缺陷。
根据本发明的一个方面，还包括差分图像获取，有利于进行脱膜缺陷 检测：
将所述明场图像和所述暗场图像乘以设定系数相减获得差分图像：
Matsub＝a*MatL-b*MatD
其中：MatL为明场图像，MatD为暗场图像，a和b为比例系数，Matsub为所求的差分图像。
根据本发明的一个方面，所述明场图像、暗场图像和背场图像的缺陷 检测还包括检测是否存在浅缺陷：
将所述明场图像、暗场图像和背场图像按照镜片的灰度分布分为多个 灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
根据本发明的一个方面，在进行缺陷检测前，还包括对所述明场图像 和暗场图像进行重影消除：
将所述明场图像和暗场图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区 域的灰度差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述明场图像、暗场图像分别与各自变换后图像相减 除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
根据本发明的一个方面，所述镜片的直径≥8mm，厚度小于1mm。
本发明还提供一种利用上述检测***的检测方法，包括：
将镜片厚度大于所述远心镜头景深的镜片放置于所述穹顶光源和环形 光源之间，打开所述同轴光源、穹顶光源和环形光源，并关闭所述背光光 源；
所述驱动装置带动所述图像传感器和远心镜头移动进行层拍，获得2-5 张层拍图像；
对获得各张层拍图像进行缺陷检测。
根据本发明的一个方面，对层拍图像的缺陷检测包括浅缺陷检测：
将各张层拍图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
根据本发明的一个方面，所述层拍图像在进行缺陷检测之前还包括消 除重影：
将各张所述层拍图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰 度差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述层拍图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
根据本发明的一个方面，所述镜片的厚度≥1mm。
本发明的镜片缺陷检测***及检测方法，可以根据缺陷类型使用不同的光 源组合方案，检测准确性高、适用范围广。本发明的检测方法包括对常规图像、 明场图像和暗场图像消除重影干扰，使得缺陷暴露明显，提升检测准确性，降 低漏检率。本发明的检测方法还包括通过明场图像和暗场图像获得差分图像以 有效区分白点缺陷和脱膜缺陷，提升检测能力，降低漏检率。本发明的检测方法还包括一种浅缺陷检测方法，通过分析镜片局部区域灰度值的相对变化，对 浅缺陷进行分割，提升检测灵敏度，降低漏检率。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的镜片缺陷检测***的结构示图；
图2示意性表示根据本发明的同轴光源和穹顶光源连接示图；
图3示意性表示根据本发明的环形光源和背光光源组合示图；
图4示意性表示镜片的明场图像；
图5示意性表示镜片的暗场图像；
图6示意性表示镜片的背场图像；
图7示意性表示镜片的常规图像；
图8表示同轴光源折射原理图；
图9示意性表示背场图像未进行重影消除的示图；
图10示意性表示背场图像重影消除后的示图；
图11示意性表示针对直径≤5mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测方法示 图；
图12示意性表示根据本发明的浅缺陷检测方法示图；
图13示意性表示针对直径为5-8mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测方 法示图；
图14示意性表示直径≥8mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测方法示图；
图15示意性表示白点缺陷和脱膜缺陷明场图像中的成像；
图16示意性表示根据白点缺陷在暗场图像中的成像；
图17表示根据明场图像和暗场图像获得的差分图像；
图18示意性表示厚度大于远心镜头景深的镜片的缺陷检测方法示图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实 施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此 一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
参照图1所示，本发明提供一种镜片缺陷检测***，包括依次由上而下设 置的摄像单元2、同轴光源3、穹顶光源4、环形光源5和背光光源6。本发明的镜片缺陷检测***，摄像单元2、同轴单元3、穹顶光源4、环形光源5和 背光光源6依次同轴设置，并且穹顶光源4和环形光源5相间设置。即如图1 所示，穹顶光源4和环形光源5之间具有间隔1，间隔1由于放置镜片进行缺 陷检测。图1中示出的为安装在同一个安装板上的两个镜片缺陷检测***，进而可以同时对两个镜片进行缺陷检测，以提升检测效率。
根据本发明的构思，间隔1处放置待检测镜片的实现方式不具有局限性， 根据本发明的一种实施方式，在穹顶光源4和环形光源5之间的间隔1处设置 工件盘，工件盘上设置镜片安装位用于安放待检测镜片。根据本发明的第二种 实施方式，可以将镜片安装在其他工装上，在需要缺陷检测时将此工装***到此穹顶光源4和环形光源5之间的间隔1处，使镜片与穹顶光源4和环形光源 5同轴进行检测。
根据本发明的一种实施方式，本发明的摄像单元2包括支撑板21，支撑 板21上安装有固定板22，固定板22上依次安装有高质量图像传感器23和高 分辨率远心镜头24。摄像单元2还包括驱动装置25，例如驱动装置25可以设 置为伺服电机，用于驱动固定板22移动进而实现高质量图像传感器23和高分 辨率远心镜头24移动，从而能够克服镜头的景深限制，以拍摄镜片不同区域 的清晰图片，从而可适用于镜片厚度大于相机景深的镜片检测。
根据本发明的一种实施方式，本发明中的高质量图像传感器23可以提供 黑白相机或彩色相机两种硬件配置。其中黑白相机可提供绝大部分的缺陷检测 功能。彩色相机在黑白相机功能的基础上增加了颜色异常缺陷的检测项，以应 对部分厂商出现的特殊缺陷，例如膜欠、膜色异常等缺陷。
本发明的同轴光源3和穹顶光源4采用刚性连接，从而可以有效保证光源 之间的同轴性。结合图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的穹顶光 源4上设有连接板41，同轴光源3固定支承在连接板41上，以保证同轴 光源3和穹顶光源4同轴设置。
此外，本发明的镜片缺陷检测***，同轴光源3的发光面与穹顶光源 4上通光孔之间呈2倍及以上的比例关系。如此设置可以使得同轴光源3 和穹顶光源能够形成较好的补充关系。
本发明的镜片缺陷检测***，如图3所示，其中背光光源6包括漫射 板61。根据本发明的一种实施方式，漫射板61的颜色与同轴光源3、穹顶 光源4和环形光源5的光源波段颜色设置为互补色(例如：蓝与黄、红与 绿等)，从而能够将光能量吸收。
根据本发明的第二种实施方式，漫射板61还可以设置为黑色半透明材 质，如此可兼容吸收白光在内的所有可见光波段的光源能量。
本发明中，将漫射板61的颜色与同轴光源3、穹顶光源4和环形光源 5的光源波段颜色设置为互补色或设置为黑色半透明，从而可以当镜片检 测时未打开背光光源6，背光光源仅作为背景，同轴光源3、穹顶光源4和 /或环形光源5发出的光线会被漫射板吸收，不会被漫射板61反射进远心 镜头24、图像传感器23中，从而可提升成像质量，提升缺陷检测的准确性。
在本发明中，漫射板61的表面粗糙度为3.2≤Ra≤25，如此设置可以 保证漫射板61表面不产生反光且不会出现凹凸纹理背景干扰。漫射板61 对光学***光源波段的吸收率70％≤Abs≤95％，从而保证背光源光线正常透过的前提下，在其不点亮时可作为暗场背景使用。如图3所示，根据本 发明的一种实施方式，环形光源5和背光光源6采用螺钉固定连接。背光 光源6还包括背光光源灯珠，漫射板61作为背光光源6的发光面置于背光 源灯珠与环形光源5发光面之间，且漫射板61与背光源灯珠的间距＞10mm， 从而保证透过漫射板61后背光光源6的发光面均匀性达到理想值(＞90％)。
本发明的镜片缺陷检测***，依次设置同轴光源3和穹顶光源4、环 形光源5和背光光源6，进而可以针对不同规格的镜片采用不同的光源组 合打光方式以对不同的缺陷类型进行有效检测。此外，在同轴光源3的上 方设置摄像单元2，并且摄像单元2可以沿竖直方向移动，从而对镜片厚 度大于镜头景深的镜片也能进行缺陷检测，适用范围广。
具体来说，本发明由于设置了同轴光源3、穹顶光源4、环形光源5和 背光光源6，在对镜片检测时可以有不同的打光组合以突显不同的缺陷特 征。
当打开同轴光源3和穹顶光源4并关闭环形光源5和背光光源6时， 可以通过远心镜头24获得一张明场图像。在该光照条件下，镜片的表面脱 膜、表面白点、膜欠、脏污等反射类缺陷成像明显。这是由于该类缺陷对光的透过率较低，而镜片的非缺陷区域透过率相对较高，因此在图像中会 出现缺陷区域灰度值明显大于镜片非缺陷区域的成像效果。
当打开环形光源5并关闭同轴光源3、穹顶光源4和背光光源6时， 可以通过远心镜头24获得一张暗场图像。在该光照条件下，表面白点、划 伤、擦伤、气泡、毛丝、群体白点、工艺道子等缺陷成像明显。这是由于环形光经过该类缺陷表面时发生漫反射散射，使得缺陷部分被远心镜头24 接收，而镜片非缺陷区域的光线会直接透过，无法被远心镜头所接收。
当打开背光光源6并关闭同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5时， 可通过远心镜头24获得一张背场图像。在该光照条件下，黑点缺陷成像明 显。这是由于背光光源直射镜头，镜片非缺陷部分的光线会透过镜片被远心镜头接收，而黑点缺陷会将直射光源继续遮挡。
当打开同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5，并关闭背光光源6时， 可通过远心镜头获得一张常规图像。在该光照条件下，表面脱膜、表面白 点、膜欠、脏污、毛丝等多数缺陷可成像。
附图4-7分别示意性表示明场图像、暗场图像、背场图像和常规图像 的示图，由附图可知，在不同的光照条件下，相应的缺陷特征显示明显。 因此，本发明的镜片缺陷检测***可以利用不同的光照条件组合获取一张或多张图像进行缺陷检测，以提高检测精度。
结合图8和9所示，本发明的明场图像、暗场图像和常规图像均为重 影图像，均包括重影区域和镜片磨砂区域。具体来说，本发明的同轴光通 过同轴光源上的分光镜对光线进行90°转折，由于分光镜玻璃厚度的作用， 在此转折过程中光线会同时在分光镜的两个面进行反射(现有镀膜技术无 法保证第二反射面100％透过率)，其中第二反射面的入射光a与出射光b 经过分光镜内部折射后从第一反射面出射，该光线c与第一反射面直接反 射的光线d平行但不共线，光线进入图像传感器后最终形成一张重影图像。重影的干扰会的镜片缺陷表现不够明显，不利于检测，因此，在对明 场图像、暗场图像和常规图像进行检测之前通常需要消除重影操作，获得 消除重影后的图像如图10所示，再进行缺陷检测，有利于提升检测准确性。
以下对利用本发明的镜片缺陷检测***对镜片的缺陷检测方法进行详 细说明：
本发明提供一种镜片缺陷检测方法，优选地，本检测方法用于直径≤ 5mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测。结合图11所示，将镜片按照前述 实施方式或其他实施方式置于穹顶光源4和环形光源5之间，打开同轴光 源3、穹顶光源4和环形光源5，并关闭所述背光光源6，拍摄一张常规图 像进行缺陷检测。具体他，对图像依次进行预处理、图像分割和BLOB分析， 根据设定的各种缺陷标准参数判断是否存在表面白点、膜欠、脏污、毛丝 类缺陷。
其中常规图像的缺陷检测还包括检测是否存在浅缺陷。浅缺陷包括浅 脏污、浅划伤、道子等缺陷。具体的检测过程如图12所示：
将获得常规图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值(根据实际需要设 置)的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
本检测方法还包括在缺陷检测之前对常规图像进行消除重影操作：
将所述常规图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰度差 相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述常规图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射 变换矩阵。
本发明还提供第二种镜片的缺陷检测方法。优选地，本方法用于对直 径为5-8mm、厚度小于1mm的镜片进行检测。结合图13所示，检测方法包 括：将上述镜片按照前述实施方式或其他实施方式置于穹顶光源4和环形 光源5之间，打开同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5，并关闭背光光源 6，拍摄一张常规图像；
打开背光光源6，并关闭同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5，拍摄 一张背场图像；
对常规图像进行缺陷检测，判断是否存在表面白点、膜欠、脏污、毛 丝类缺陷；
对背场图像进行缺陷检测，判断是否存在黑点缺陷。
当然，根据本发明的构思，当对常规图像缺陷检测时，如判断结果为 镜片存在缺陷即可结束检测过程，输出镜片为缺陷镜片的结果。也可以在 常规图像检测出缺陷之后，继续进行是否存在黑点缺陷进行检测，如此可 以对镜片的各种缺陷形式的进行总结统计，为生产工艺的改进提供基础。
针对直径为5-8mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测方法，同样可以 包括对浅缺陷的检测：
将所述常规图像和背场图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳 定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
此外，常规图像进行缺陷检测之前，需要进行消除重影干扰：
将所述常规图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰度差 相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述常规图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
本发明还提供第三种镜片的缺陷检测方法。优选地，本检测方法用于 直径为≥8mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测。结合图14所示，检测方 法包括：
将上述镜片按照前述实施方式或其他实施方式置于穹顶光源4和环形 光源5之间，打开同轴光源3和穹顶光源4，并关闭环形光源5和背光光 源6，拍摄一张明场图像；
打开环形光源5，并关闭同轴光源3、穹顶光源4和背光光源6，拍摄 一张暗场图像；
打开背光光源6，并关闭同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5，拍摄 一张背场图像；
对明场图像进行缺陷检测，判断是否存在表面白点、膜欠、脏污、白 点类缺陷；
对暗场图像进行缺陷检测，判断是否存在擦伤、划伤、毛丝、道子类 缺陷；
对背场图像进行缺陷检测，判断是否存在黑点缺陷。
同样地，再对明场图像和暗场图像进行缺陷检测之前，需要消除重影 干扰：
将所述明场图像和暗场图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区 域的灰度差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述明场图像、暗场图像分别与各自变换后图像相减 除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
此外，针对直径为≥8mm、厚度小于1mm的镜片，对于明场图像、暗场 图像和背场图像的检测还可以包括浅缺陷检测：
将明场图像、暗场图像和背场图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度 变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
另外，针对直径为≥8mm、厚度小于1mm的镜片的缺陷检测，还包括脱 膜缺陷检测以区分白点缺陷和脱膜缺陷：
将明场图像和所述暗场图像乘以设定系数相减获得差分图像：
Matsub＝a*MatL-b*MatD
其中：MatL为明场图像，MatD为暗场图像，a和b为比例系数，Matsub为所求的差分图像。
| 缺陷类型 | 明场图像 | 暗场图像 | 背场图像 |
| 白点 | 成像 | 成像 | 不成像 |
| 脱膜 | 成像 | 不成像 | 不成像 |
表1
结合表1、图15-图17所示，获得差分图像进行脱膜缺陷检测的原理 如下为：白点缺陷和脱膜缺陷在不同光照条件下的成像效果不同。脱膜缺 陷仅在明场图像上成像，无法与白点进行区分。需要在已获得图像的基础 上再次进行处理。由于白点在明场图像和暗场图像都有成像，将两张图像 乘以相应系数后进行相减后，白点成像效果减弱，而不影响脱膜的成像效果。因此在获得明场图像和暗场图像后，可以进行脱膜缺陷检测。
本发明还提供一种镜片厚度大于远心镜头景深范围的镜片的缺陷检测 方法。结合图18所示，本实施方式，针对厚度≥1mm的镜片的缺陷检测按 照此方法进行：
将厚度≥1mm的镜片按照前述实施方式或其他实施方式置于穹顶光源 4和环形光源5之间，打开同轴光源3、穹顶光源4和环形光源5，并关闭 背光光源6；
驱动装置25带动图像传感器23和远心镜头24移动进行层拍，获得 2-5张层拍图像；
对获得各张层拍图像依次进行预处理、检测区域分割和BLOB分析，根 据设定的缺陷标准参数进行缺陷判定。
根据本发明的构思，对层拍图像的缺陷检测也可以包括浅缺陷检测：
将各张层拍图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度 值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
同样地，针对层拍图像，在进行缺陷检测之前可以进行消除重影干扰 操作：
将各张层拍图像进行灰度拉伸，使镜片区域与磨砂区域的灰度差值相 等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述层拍图像与变换后图像相减除去重影干扰：
Matres＝Matsrc-a*M0*Matsrc
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
需要说明的是，本发明的上述几种方法不局限于相应尺寸规格镜片的 缺陷检测，也可以用于对其他尺寸规格的镜片进行缺陷检测。即文中提及 的尺寸大小为其中的实施例，不限于所使用的尺寸，选择的测量方式对应 的测量精度不同。
本发明的镜片缺陷检测***及检测方法，可以根据缺陷类型使用不同的光 源组合方案，检测准确性高、适用范围广。本发明的检测方法包括对明场图像、 暗场图像和常规图像进行消除重影干扰，使得缺陷暴露明显，提升检测准确性， 降低漏检率。本发明的检测方法还包括通过明场图像和暗场图像获得差分图像 以有效区分白点缺陷和脱膜缺陷，提升检测能力，降低漏检率。本发明的检测 方法还包括一种浅缺陷检测方法，通过分析镜片局部区域灰度值的相对变化， 对浅缺陷进行分割，提升检测灵敏度，降低漏检率。
本发明的镜片缺陷检测***和检测方法，检测目标不具有局限性，例如可 以为非球面镜片、球面镜片或者潜望式手机镜片等。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对 于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种利用镜片缺陷检测***的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述镜片缺陷检测***包括镜片，依次设置的摄像单元（2）、同轴光源（3）、穹顶光源（4）、环形光源（5）和背光光源（6），所述摄像单元（2）、同轴光源（3）、穹顶光源（4）、环形光源（5）和背光光源（6）同轴设置，并且所述穹顶光源（4）与所述环形光源（5）相间设置；所述摄像单元（2）包括支撑板（21）、安装在支撑板（21）上的固定板（22）、依次同轴设置在所述固定板（22）上的图像传感器（23）、远心镜头（24）以及用于驱动所述固定板（22）移动的驱动装置（25）；
所述检测方法，包括：
将镜片放置于所述穹顶光源（4）和环形光源（5）之间，打开所述同轴光源（3）和穹顶光源（4），并关闭环形光源（5）和背光光源（6），拍摄一张明场图像；
打开所述环形光源（5），并关闭所述同轴光源（3）、穹顶光源（4）和背光光源（6），拍摄一张暗场图像；
打开所述背光光源（6），并关闭所述同轴光源（3）、穹顶光源（4）和环形光源（5），拍摄一张背场图像；
对所述明场图像进行缺陷检测，判断是否存在脱膜、膜欠、脏污、白点缺陷；
对所述暗场图像进行缺陷检测，判断是否存在白点、擦伤、划伤、毛丝；
对所述背场图像进行缺陷检测，判断是否存在黑点缺陷；
并基于所述明场图像、所述暗场图像和所述背场图像，区分白点缺陷和脱膜缺陷；
所述缺陷检测还包括检测是否存在浅缺陷，具体步骤：将图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷；
区分白点缺陷和脱膜缺陷的具体步骤包括：
将明场图像和所述暗场图像乘以设定系数相减获得差分图像：；
其中：MatL为明场图像，MatD为暗场图像，a和b为比例系数，Matsub为所求的差分图像；
获得差分图像进行脱膜缺陷检测的原理如下：白点缺陷和脱膜缺陷在不同光照条件下的成像效果不同，脱膜缺陷仅在明场图像上成像，无法与白点进行区分，需要在已获得图像的基础上再次进行处理，由于白点在明场图像和暗场图像都有成像，将两张图像乘以相应系数后进行相减后，白点成像效果减弱，而不影响脱膜的成像效果，在获得明场图像和暗场图像后，进行脱膜缺陷检测；
其中，所述浅缺陷包括浅脏污、浅划伤、道子的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述穹顶光源（4）上设有连接板（41），所述同轴光源（3）固定支承在所述连接板（41）上。
3.根据权利要求1所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述背光光源（6）包括漫射板（61），所述漫射板（61）的颜色与所述同轴光源（3）、穹顶光源（4）和环形光源（5）的光源波段颜色设置为互补色。
4.根据权利要求1所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述背光光源（6）包括漫射板（61），漫射板（61）设置为黑色半透明材质。
5.根据权利要求3所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述漫射板（61）的表面粗糙度为3.2≤Ra≤25，所述漫射板（61）对光学***光源波段的吸收率70%≤Abs≤95%。
6.根据权利要求3所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述背光光源（6）还包括背光源灯珠，所述漫射板（61）置于背光源灯珠与所述环形光源（5）发光面之间，且漫射板与背光源灯珠的间距＞10mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，在进行缺陷检测前，还包括对所述明场图像和暗场图像进行重影消除：将所述明场图像和暗场图像进行灰度拉伸，使镜片区域与磨砂区域的灰度差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述明场图像、暗场图像分别与各自变换后图像相减除去重影干扰：
；
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
8.根据权利要求1所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述镜片的厚度小于1mm。
9.根据权利要求1所述的镜片缺陷检测方法，所述镜片的厚度大于所述远心镜头（24）景深时，还包括：
将镜片放置于所述穹顶光源（4）和环形光源（5）之间，打开所述同轴光源（3）、穹顶光源（4）和环形光源（5），并关闭所述背光光源（6）；
所述驱动装置（25）带动所述图像传感器（23）和远心镜头（24）移动进行层拍，获得2-5张层拍图像；
对获得各张层拍图像进行缺陷检测。
10.根据权利要求9所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，对层拍图像的缺陷检测包括浅缺陷检测：
将各张层拍图像按照镜片的灰度分布分为多个灰度变化稳定的圆环；
将分割后的圆环继续分割为内外半径差值为设定值的等分圆环；
计算等分圆环的平均灰度值，遍历所述等分圆环上的像素值，若灰度值差值超过设定阈值，则判定为浅缺陷。
11.根据权利要求9或10所述的镜片缺陷检测方法，其特征在于，所述层拍图像在进行缺陷检测之前还包括消除重影：
将各张所述层拍图像进行灰度拉伸，使所述镜片区域与磨砂区域的灰度差值相等，之后进行仿射变换移动至重影区域，获得变换后图像；
将未处理之前的所述层拍图像与变换后图像相减除去重影干扰：
其中，Matres为结果图像，Matsrc为重影图像，a为灰度拉伸系数，M0为仿射变换矩阵。
12.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述镜片的厚度≥1mm。
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