光纖面板透光圖像暗影缺陷全景檢測

王明吉+趙艷艷+吳云

摘要： 通過對暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關理論的研究，利用圖像自動采集系統(tǒng)采集有重疊部分的光纖面板透光圖像，拼接出透光圖像全景圖，并利用暗影缺陷自動檢測軟件對全景圖進行檢測，檢測出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術實現了對光纖面板缺陷的檢測。

關鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號： TN 247文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學纖維面板[1]，簡稱光纖面板，是近些年提出的一個重要的光子元件。由于其具有很高的分辨率和集光能力等特點，已成為光電成像器件及系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。然而由于在光纖面板的制造過程中受各種不可控因素的影響，使得光纖面板存在各種缺陷[2]，由此嚴重影響傳像質量，因此對這些缺陷的檢測就具有很高的現實意義。本文利用先進的圖像處理技術，實現了對光纖面板的暗影缺陷的全檢測。

1圖像采集

利用數字圖像處理技術[3]實現對光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過光纖面板透光圖像采集系統(tǒng)[4]采集多張具有共有部分的圖片作為預拼接圖像。圖像采集時，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動的方法進行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動過程中，若移動距離過大會導致圖像間重疊區(qū)域過少而無法進行準確的匹配；而移動距離過小則重疊區(qū)域過大，匹配特征點過多，計算量過大。經多次實驗，相對于實驗型號為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預處理

圖像去噪在整個圖像預處理中占據重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質量，使得高層處理更加準確，決定了圖像配準和圖像融合的可行性和準確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對CCD噪聲和光源不均勻產生的干擾進行了去噪處理。在完成降噪之后，再對取出圖像進行灰度化、背景扣除[6]等預處理，經過上述處理后有效地校正了光纖面板透光圖像的灰度失真和幾何失真，如圖3所示。

3特征匹配

本研究匹配步驟需要實現在不同時刻、同視覺角度下拍攝的圖片進行空間上的對齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對單筒顯微鏡在計算機視覺中的成像結果進行匹配，算法特點需要容忍圖像灰度變化對配準造成的影響，所以選取了適用性強的基于特征點的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點

Harris是一種對Morvaec算法改進的算子，它利用一階偏導函數來描述亮度的變化。Harris角檢測的主體思想是利用自相關函數來尋找圖像信息發(fā)生二維變化的位置：M=exp-x2+y222

3.2將特征點匹配

對兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點及其指向方向后，接著便要對其進行匹配，即尋找相互對應的特征點對。為了去除無效的特征點，本文采用了雙向最大相關系數法和相鄰特征點之間的空間關系相結合的匹配方式。該方法可以去除無效特征點并能準確地提取出相匹配的特征對。采用相關窗的辦法匹配特征點，設P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個興趣點，其主方向為α1；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個興趣點，其主方向為α2；α=α1-

6結論

從暗影檢測結果可見，本文在光纖面板缺陷檢測中應用了圖像拼接技術，能夠準確、有效地檢測出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測結果更具有代表性，更具備實用價值。但因受圖像拼接時的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產生了一定的形變，對暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動化程度有待提高。

參考文獻：

[1]TOKANAI F，SAKURAI H，GUNJI S，et al.Characteristics of optical imaging capillary plate gas detector with fiber optic plate[J].Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A，2007，571（12）：289293.

[2]顧肇業(yè)，林樹范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測試方法[S].北京：機械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術中若干問題的研究[D].大連：大連理工大學，2005.

[4]王明吉，吳云，付東華.基于小波域維納濾波的光纖面板暗影檢測[J].光學儀器，2011，33（5）：59.

[5]徐美芳，韓焱，董劍龍.數字射線圖像降噪中的線性濾波方法[J].無損檢測，2005，36（4）：3235.

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號基線校正和背景扣除[J].華中科技大學學報，2011，88（6）：3640.

[7]黃帥，吳克偉，蘇菱.基于Harris尺度不變特征的圖像匹配方法[J].合肥工業(yè)大學學報，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關系的反關系推理[J].計算機應用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014

摘要： 通過對暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關理論的研究，利用圖像自動采集系統(tǒng)采集有重疊部分的光纖面板透光圖像，拼接出透光圖像全景圖，并利用暗影缺陷自動檢測軟件對全景圖進行檢測，檢測出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術實現了對光纖面板缺陷的檢測。

關鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號： TN 247文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學纖維面板[1]，簡稱光纖面板，是近些年提出的一個重要的光子元件。由于其具有很高的分辨率和集光能力等特點，已成為光電成像器件及系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。然而由于在光纖面板的制造過程中受各種不可控因素的影響，使得光纖面板存在各種缺陷[2]，由此嚴重影響傳像質量，因此對這些缺陷的檢測就具有很高的現實意義。本文利用先進的圖像處理技術，實現了對光纖面板的暗影缺陷的全檢測。

1圖像采集

利用數字圖像處理技術[3]實現對光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過光纖面板透光圖像采集系統(tǒng)[4]采集多張具有共有部分的圖片作為預拼接圖像。圖像采集時，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動的方法進行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動過程中，若移動距離過大會導致圖像間重疊區(qū)域過少而無法進行準確的匹配；而移動距離過小則重疊區(qū)域過大，匹配特征點過多，計算量過大。經多次實驗，相對于實驗型號為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預處理

圖像去噪在整個圖像預處理中占據重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質量，使得高層處理更加準確，決定了圖像配準和圖像融合的可行性和準確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對CCD噪聲和光源不均勻產生的干擾進行了去噪處理。在完成降噪之后，再對取出圖像進行灰度化、背景扣除[6]等預處理，經過上述處理后有效地校正了光纖面板透光圖像的灰度失真和幾何失真，如圖3所示。

3特征匹配

本研究匹配步驟需要實現在不同時刻、同視覺角度下拍攝的圖片進行空間上的對齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對單筒顯微鏡在計算機視覺中的成像結果進行匹配，算法特點需要容忍圖像灰度變化對配準造成的影響，所以選取了適用性強的基于特征點的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點

Harris是一種對Morvaec算法改進的算子，它利用一階偏導函數來描述亮度的變化。Harris角檢測的主體思想是利用自相關函數來尋找圖像信息發(fā)生二維變化的位置：M=exp-x2+y222

3.2將特征點匹配

對兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點及其指向方向后，接著便要對其進行匹配，即尋找相互對應的特征點對。為了去除無效的特征點，本文采用了雙向最大相關系數法和相鄰特征點之間的空間關系相結合的匹配方式。該方法可以去除無效特征點并能準確地提取出相匹配的特征對。采用相關窗的辦法匹配特征點，設P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個興趣點，其主方向為α1；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個興趣點，其主方向為α2；α=α1-

6結論

從暗影檢測結果可見，本文在光纖面板缺陷檢測中應用了圖像拼接技術，能夠準確、有效地檢測出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測結果更具有代表性，更具備實用價值。但因受圖像拼接時的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產生了一定的形變，對暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動化程度有待提高。

參考文獻：

[1]TOKANAI F，SAKURAI H，GUNJI S，et al.Characteristics of optical imaging capillary plate gas detector with fiber optic plate[J].Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A，2007，571（12）：289293.

[2]顧肇業(yè)，林樹范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測試方法[S].北京：機械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術中若干問題的研究[D].大連：大連理工大學，2005.

[4]王明吉，吳云，付東華.基于小波域維納濾波的光纖面板暗影檢測[J].光學儀器，2011，33（5）：59.

[5]徐美芳，韓焱，董劍龍.數字射線圖像降噪中的線性濾波方法[J].無損檢測，2005，36（4）：3235.

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號基線校正和背景扣除[J].華中科技大學學報，2011，88（6）：3640.

[7]黃帥，吳克偉，蘇菱.基于Harris尺度不變特征的圖像匹配方法[J].合肥工業(yè)大學學報，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關系的反關系推理[J].計算機應用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014

摘要： 通過對暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關理論的研究，利用圖像自動采集系統(tǒng)采集有重疊部分的光纖面板透光圖像，拼接出透光圖像全景圖，并利用暗影缺陷自動檢測軟件對全景圖進行檢測，檢測出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術實現了對光纖面板缺陷的檢測。

關鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號： TN 247文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學纖維面板[1]，簡稱光纖面板，是近些年提出的一個重要的光子元件。由于其具有很高的分辨率和集光能力等特點，已成為光電成像器件及系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。然而由于在光纖面板的制造過程中受各種不可控因素的影響，使得光纖面板存在各種缺陷[2]，由此嚴重影響傳像質量，因此對這些缺陷的檢測就具有很高的現實意義。本文利用先進的圖像處理技術，實現了對光纖面板的暗影缺陷的全檢測。

1圖像采集

利用數字圖像處理技術[3]實現對光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過光纖面板透光圖像采集系統(tǒng)[4]采集多張具有共有部分的圖片作為預拼接圖像。圖像采集時，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動的方法進行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動過程中，若移動距離過大會導致圖像間重疊區(qū)域過少而無法進行準確的匹配；而移動距離過小則重疊區(qū)域過大，匹配特征點過多，計算量過大。經多次實驗，相對于實驗型號為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預處理

圖像去噪在整個圖像預處理中占據重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質量，使得高層處理更加準確，決定了圖像配準和圖像融合的可行性和準確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對CCD噪聲和光源不均勻產生的干擾進行了去噪處理。在完成降噪之后，再對取出圖像進行灰度化、背景扣除[6]等預處理，經過上述處理后有效地校正了光纖面板透光圖像的灰度失真和幾何失真，如圖3所示。

3特征匹配

本研究匹配步驟需要實現在不同時刻、同視覺角度下拍攝的圖片進行空間上的對齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對單筒顯微鏡在計算機視覺中的成像結果進行匹配，算法特點需要容忍圖像灰度變化對配準造成的影響，所以選取了適用性強的基于特征點的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點

Harris是一種對Morvaec算法改進的算子，它利用一階偏導函數來描述亮度的變化。Harris角檢測的主體思想是利用自相關函數來尋找圖像信息發(fā)生二維變化的位置：M=exp-x2+y222

3.2將特征點匹配

對兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點及其指向方向后，接著便要對其進行匹配，即尋找相互對應的特征點對。為了去除無效的特征點，本文采用了雙向最大相關系數法和相鄰特征點之間的空間關系相結合的匹配方式。該方法可以去除無效特征點并能準確地提取出相匹配的特征對。采用相關窗的辦法匹配特征點，設P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個興趣點，其主方向為α1；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個興趣點，其主方向為α2；α=α1-

6結論

從暗影檢測結果可見，本文在光纖面板缺陷檢測中應用了圖像拼接技術，能夠準確、有效地檢測出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測結果更具有代表性，更具備實用價值。但因受圖像拼接時的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產生了一定的形變，對暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動化程度有待提高。

參考文獻：

[1]TOKANAI F，SAKURAI H，GUNJI S，et al.Characteristics of optical imaging capillary plate gas detector with fiber optic plate[J].Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A，2007，571（12）：289293.

[2]顧肇業(yè)，林樹范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測試方法[S].北京：機械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術中若干問題的研究[D].大連：大連理工大學，2005.

[4]王明吉，吳云，付東華.基于小波域維納濾波的光纖面板暗影檢測[J].光學儀器，2011，33（5）：59.

[5]徐美芳，韓焱，董劍龍.數字射線圖像降噪中的線性濾波方法[J].無損檢測，2005，36（4）：3235.

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號基線校正和背景扣除[J].華中科技大學學報，2011，88（6）：3640.

[7]黃帥，吳克偉，蘇菱.基于Harris尺度不變特征的圖像匹配方法[J].合肥工業(yè)大學學報，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關系的反關系推理[J].計算機應用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014