一种望远镜镜片检测系统及其方法与流程

本发明涉及光学检测，具体是一种望远镜镜片检测系统及其方法。

背景技术：

1、望远镜镜片检测是光学仪器制造中的重要环节，其质量直接影响到望远镜的成像效果和使用寿命。目前，望远镜镜片检测技术已经取得了一定的进展，并在不同领域得到了广泛应用。

2、现有的望远镜镜片检测装置往往结构复杂，操作繁琐，进而导致检测效率低下。例如，一些干涉仪检测装置需要精确地调节平面镜和干涉仪的位置，对操作人员的技能要求较高，且检测过程耗时较长。其次，现有检测方法的检测精度有限，无法满足高精度望远镜镜片的需求。此外，传统的检测方法往往需要对望远镜镜片进行切割或取样，这不仅破坏了望远镜镜片的完整性，还可能引入新的误差。

3、因此，如何高效、精确地检测望远镜镜片的表面疵病和光学性能，提升望远镜的成像质量和整体性能，成了如今亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种望远镜镜片检测系统及其方法，可以提高疵病检测的精度和效率，降低检测的操作难度和设备成本，同时能够处理不同尺寸和形状的望远镜镜片，具有良好的通用性和灵活性，并支持数据自动保存、分析与报告生成，便于用户进行后续处理。

2、为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的一种望远镜镜片检测系统，所述系统包括：

4、调节模块，用于调节光源设备，直至直射光源照射在望远镜镜片上；

5、采集模块，用于通过拍摄设备采集所述望远镜镜片的图像数据并传输至处理模块；

6、处理模块，用于接收所述图像数据，并基于边缘检测算法提取所述图像数据中的初始疵病轮廓；

7、分类模块，用于基于聚类函数对所述初始疵病轮廓中的像素点进行分类，得到多个标记疵病区域；

8、拟合模块，用于提取所述标记疵病区域中的标记疵病轮廓，并基于离散切比雪夫多项式对所述标记疵病轮廓进行拟合，生成对应的目标疵病轮廓；

9、结果模块，用于根据所述目标疵病轮廓计算得到所述望远镜镜片的疵病特征，并将所述疵病特征与预设特征标准进行对比，生成对应的疵病检测报告并反馈给管理端。

10、本发明的进一步改进在于：根据所述望远镜镜片的尺寸和形状调整所述光源设备的水平位置和照射角度，并上下移动所述光源设备，直至直射光源与望远镜镜片表面垂直。

11、本发明的进一步改进在于：所述处理模块，用于接收所述图像数据，并基于边缘检测算法提取所述图像数据中的初始疵病轮廓，具体包括：

12、接收所述图像数据后，基于高斯滤波器对所述图像数据进行高斯滤波处理：

13、

14、式中，g表示高斯函数；x、y表示图像数据中的像素坐标；σ表示高斯分布的标准差，即高斯滤波器的平滑程度；e表示自然常数；

15、基于索贝尔算子计算高斯滤波处理后的图像数据在x和y方向上的梯度分量：

16、

17、式中，gx和gy分别表示图像数据在x和y方向上的梯度分量；i表示图像数据；*表示卷积操作；

18、根据x和y方向上的梯度分量计算得到所述图像数据的梯度强度和梯度方向：

19、

20、式中，m表示图像数据的梯度强度；θ表示图像数据的梯度方向；gx和gy分别表示图像数据在x和y方向上的梯度分量；

21、比较所述图像数据中每个像素与梯度方向上相邻像素的梯度强度，若当前像素的梯度强度并非梯度方向上的局部最大值，则将当前像素的梯度强度重新设置为0，通过保留所述图像数据的梯度方向上的局部最大值，得到所述图像数据对应的边缘特征；

22、设置高阈值和低阈值，通过所述高阈值识别所述图像数据的强边缘，并确定所述强边缘的连通性；通过所述低阈值恢复所述图像数据的弱边缘，根据识别结果确定所述图像数据的边缘点；

23、基于所述边缘特征和边缘点确定所述图像数据中的初始疵病轮廓。

24、本发明的进一步改进在于：所述分类模块，用于基于聚类函数对所述初始疵病轮廓中的像素点进行分类，得到多个标记疵病区域，具体包括：

25、对于所述初始疵病轮廓，计算像素点分类的簇中心：

26、

27、式中，ck表示第k个簇的中心；sk表示第k个簇的像素点集合；ai表示第i个像素点；|sk|表示第k个簇中像素点的数量；σ表示求和符号；

28、将所述初始疵病轮廓中每个像素点划分到距离最近的簇中心ck所属的簇；

29、根据划分结果对所述初始疵病轮廓中的像素点进行分类，并基于形态学操作和连通性分析对分类后的像素点进行后处理操作，确定多个所述标记疵病区域。

30、本发明的进一步改进在于：所述形态学操作包括膨胀、腐蚀、开运算和闭运算；连通性分析包括遍历所述初始疵病轮廓中的像素点，并根据所述像素点的邻域关系判断连通性。

31、本发明的进一步改进在于：所述结果模块，用于根据所述目标疵病轮廓计算得到所述望远镜镜片的疵病特征，具体包括：

32、所述疵病特征包括疵病尺寸特征和疵病形状特征；

33、所述疵病尺寸特征包括疵病长度、宽度和面积；

34、确定所述目标疵病轮廓的边界，并计算边界上两点之间的最大距离作为所述疵病长度，次大距离作为所述疵病宽度，并且所述次大距离与最大距离垂直；

35、基于像素计数法计算所述疵病面积：

36、

37、式中，a表示疵病面积；n表示目标疵病轮廓对应区域中的像素总数；l(xj,yj)表示目标疵病轮廓对应区域中坐标(xj,yj)处的像素值；σ表示求和符号；

38、所述疵病形状特征包括疵病圆度和矩形度；

39、通过遍历所述目标疵病轮廓对应区域的边界像素得到疵病周长，基于所述疵病面积和疵病周长计算所述疵病圆度：

40、

41、式中，k表示疵病圆度；a表示疵病面积；p表示疵病周长；

42、旋转所述目标疵病轮廓对应区域，计算每个旋转角度下的外接矩形面积，确定最小外接矩形面积，根据所述疵病面积和最小外接矩形面积计算得到所述疵病矩形度：

43、

44、式中，r表示疵病矩形度；a表示疵病面积；a0表示最小外接矩形面积。

45、本发明的进一步改进在于：所述疵病检测报告包括所述望远镜镜片的疵病位置、数量、类型和严重程度。

46、本发明的一种望远镜镜片检测方法，所述方法包括：

47、调节光源设备，直至直射光源照射在望远镜镜片上；

48、通过拍摄设备采集所述望远镜镜片的图像数据并传输至处理模块；

49、接收所述图像数据，并基于边缘检测算法提取所述图像数据中的初始疵病轮廓；

50、基于聚类函数对所述初始疵病轮廓中的像素点进行分类，得到多个标记疵病区域；

51、提取所述标记疵病区域中的标记疵病轮廓，并基于离散切比雪夫多项式对所述标记疵病轮廓进行拟合，生成对应的目标疵病轮廓；

52、根据所述目标疵病轮廓计算得到所述望远镜镜片的疵病特征，并将所述疵病特征与预设特征标准进行对比，生成对应的疵病检测报告并反馈给管理端。

53、本发明的有益效果是：本发明提出了一种望远镜镜片检测系统及其方法，通过调节模块、采集模块、处理模块、分类模块、拟合模块和结果模块，可以调节光源设备，直至直射光源照射在望远镜镜片上；通过拍摄设备采集望远镜镜片的图像数据并传输至处理模块；接收图像数据，并基于边缘检测算法提取图像数据中的初始疵病轮廓；基于聚类函数对初始疵病轮廓中的像素点进行分类，得到多个标记疵病区域；提取标记疵病区域中的标记疵病轮廓，并基于离散切比雪夫多项式对标记疵病轮廓进行拟合，生成对应的目标疵病轮廓；根据目标疵病轮廓计算得到望远镜镜片的疵病特征，并将疵病特征与预设特征标准进行对比，生成对应的疵病检测报告并反馈给管理端，从而可以通过聚类函数和离散切比雪夫多项式拟合像素点，提高了疵病检测的精度；并且本发明的系统组装简单，便于携带，降低了操作难度和设备成本；同时能够处理不同尺寸和形状的望远镜镜片，具有良好的通用性和灵活性；并且可以对接收到的图像数据进行高效处理，支持数据自动保存、分析与报告生成，便于用户进行后续处理。