王明吉+趙艷艷+吳云

摘要： 通過(guò)對(duì)暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關(guān)理論的研究，利用圖像自動(dòng)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(dòng)檢測(cè)軟件對(duì)全景圖進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板缺陷的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號(hào)： TN 247文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學(xué)纖維面板[1]，簡(jiǎn)稱光纖面板，是近些年提出的一個(gè)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(diǎn)，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(guò)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(yán)重影響傳像質(zhì)量，因此對(duì)這些缺陷的檢測(cè)就具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板的暗影缺陷的全檢測(cè)。

1圖像采集

利用數(shù)字圖像處理技術(shù)[3]實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測(cè)的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過(guò)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(yù)拼接圖像。圖像采集時(shí)，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動(dòng)的方法進(jìn)行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動(dòng)過(guò)程中，若移動(dòng)距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致圖像間重疊區(qū)域過(guò)少而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配；而移動(dòng)距離過(guò)小則重疊區(qū)域過(guò)大，匹配特征點(diǎn)過(guò)多，計(jì)算量過(guò)大。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)型號(hào)為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺(tái)階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預(yù)處理

圖像去噪在整個(gè)圖像預(yù)處理中占據(jù)重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質(zhì)量，使得高層處理更加準(zhǔn)確，決定了圖像配準(zhǔn)和圖像融合的可行性和準(zhǔn)確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對(duì)CCD噪聲和光源不均勻產(chǎn)生的干擾進(jìn)行了去噪處理。在完成降噪之后，再對(duì)取出圖像進(jìn)行灰度化、背景扣除[6]等預(yù)處理，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)在不同時(shí)刻、同視覺(jué)角度下拍攝的圖片進(jìn)行空間上的對(duì)齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對(duì)單筒顯微鏡在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的成像結(jié)果進(jìn)行匹配，算法特點(diǎn)需要容忍圖像灰度變化對(duì)配準(zhǔn)造成的影響，所以選取了適用性強(qiáng)的基于特征點(diǎn)的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點(diǎn)

Harris是一種對(duì)Morvaec算法改進(jìn)的算子，它利用一階偏導(dǎo)函數(shù)來(lái)描述亮度的變化。Harris角檢測(cè)的主體思想是利用自相關(guān)函數(shù)來(lái)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(diǎn)匹配

對(duì)兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點(diǎn)及其指向方向后，接著便要對(duì)其進(jìn)行匹配，即尋找相互對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)對(duì)。為了去除無(wú)效的特征點(diǎn)，本文采用了雙向最大相關(guān)系數(shù)法和相鄰特征點(diǎn)之間的空間關(guān)系相結(jié)合的匹配方式。該方法可以去除無(wú)效特征點(diǎn)并能準(zhǔn)確地提取出相匹配的特征對(duì)。采用相關(guān)窗的辦法匹配特征點(diǎn)，設(shè)P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；α=α1-

6結(jié)論

從暗影檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，本文在光纖面板缺陷檢測(cè)中應(yīng)用了圖像拼接技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測(cè)結(jié)果更具有代表性，更具備實(shí)用價(jià)值。但因受圖像拼接時(shí)的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產(chǎn)生了一定的形變，對(duì)暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動(dòng)化程度有待提高。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測(cè)試方法[S].北京：機(jī)械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術(shù)中若干問(wèn)題的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，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(cè)[J].光學(xué)儀器，2011，33（5）：59.

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

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號(hào)基線校正和背景扣除[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關(guān)系的反關(guān)系推理[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學(xué)儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014

摘要： 通過(guò)對(duì)暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關(guān)理論的研究，利用圖像自動(dòng)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(dòng)檢測(cè)軟件對(duì)全景圖進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板缺陷的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號(hào)： TN 247文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學(xué)纖維面板[1]，簡(jiǎn)稱光纖面板，是近些年提出的一個(gè)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(diǎn)，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(guò)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(yán)重影響傳像質(zhì)量，因此對(duì)這些缺陷的檢測(cè)就具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板的暗影缺陷的全檢測(cè)。

1圖像采集

利用數(shù)字圖像處理技術(shù)[3]實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測(cè)的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過(guò)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(yù)拼接圖像。圖像采集時(shí)，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動(dòng)的方法進(jìn)行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動(dòng)過(guò)程中，若移動(dòng)距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致圖像間重疊區(qū)域過(guò)少而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配；而移動(dòng)距離過(guò)小則重疊區(qū)域過(guò)大，匹配特征點(diǎn)過(guò)多，計(jì)算量過(guò)大。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)型號(hào)為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺(tái)階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預(yù)處理

圖像去噪在整個(gè)圖像預(yù)處理中占據(jù)重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質(zhì)量，使得高層處理更加準(zhǔn)確，決定了圖像配準(zhǔn)和圖像融合的可行性和準(zhǔn)確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對(duì)CCD噪聲和光源不均勻產(chǎn)生的干擾進(jìn)行了去噪處理。在完成降噪之后，再對(duì)取出圖像進(jìn)行灰度化、背景扣除[6]等預(yù)處理，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)在不同時(shí)刻、同視覺(jué)角度下拍攝的圖片進(jìn)行空間上的對(duì)齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對(duì)單筒顯微鏡在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的成像結(jié)果進(jìn)行匹配，算法特點(diǎn)需要容忍圖像灰度變化對(duì)配準(zhǔn)造成的影響，所以選取了適用性強(qiáng)的基于特征點(diǎn)的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點(diǎn)

Harris是一種對(duì)Morvaec算法改進(jìn)的算子，它利用一階偏導(dǎo)函數(shù)來(lái)描述亮度的變化。Harris角檢測(cè)的主體思想是利用自相關(guān)函數(shù)來(lái)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(diǎn)匹配

對(duì)兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點(diǎn)及其指向方向后，接著便要對(duì)其進(jìn)行匹配，即尋找相互對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)對(duì)。為了去除無(wú)效的特征點(diǎn)，本文采用了雙向最大相關(guān)系數(shù)法和相鄰特征點(diǎn)之間的空間關(guān)系相結(jié)合的匹配方式。該方法可以去除無(wú)效特征點(diǎn)并能準(zhǔn)確地提取出相匹配的特征對(duì)。采用相關(guān)窗的辦法匹配特征點(diǎn)，設(shè)P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；α=α1-

6結(jié)論

從暗影檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，本文在光纖面板缺陷檢測(cè)中應(yīng)用了圖像拼接技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測(cè)結(jié)果更具有代表性，更具備實(shí)用價(jià)值。但因受圖像拼接時(shí)的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產(chǎn)生了一定的形變，對(duì)暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動(dòng)化程度有待提高。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測(cè)試方法[S].北京：機(jī)械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術(shù)中若干問(wèn)題的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，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(cè)[J].光學(xué)儀器，2011，33（5）：59.

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

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號(hào)基線校正和背景扣除[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關(guān)系的反關(guān)系推理[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學(xué)儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014

摘要： 通過(guò)對(duì)暗影定義、圖像處理方法的分析以及相關(guān)理論的研究，利用圖像自動(dòng)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(dòng)檢測(cè)軟件對(duì)全景圖進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出光纖面板透光圖像所有暗影缺陷。利用圖像拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板缺陷的檢測(cè)。

關(guān)鍵詞： 光纖面板； 圖像拼接； 暗影缺陷； 全景圖

中圖分類號(hào)： TN 247文獻(xiàn)標(biāo)志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.05.002

引言

光學(xué)纖維面板[1]，簡(jiǎn)稱光纖面板，是近些年提出的一個(gè)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(diǎn)，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(guò)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(yán)重影響傳像質(zhì)量，因此對(duì)這些缺陷的檢測(cè)就具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖面板的暗影缺陷的全檢測(cè)。

1圖像采集

利用數(shù)字圖像處理技術(shù)[3]實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖面板（OFP）透光圖像暗影全景檢測(cè)的流程，如圖1所示。

the transparent image圖像采集是通過(guò)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(yù)拼接圖像。圖像采集時(shí)，按鏡頭垂直光纖面板面并平行移動(dòng)的方法進(jìn)行取圖，取圖方式如圖2所示。在移動(dòng)過(guò)程中，若移動(dòng)距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致圖像間重疊區(qū)域過(guò)少而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的匹配；而移動(dòng)距離過(guò)小則重疊區(qū)域過(guò)大，匹配特征點(diǎn)過(guò)多，計(jì)算量過(guò)大。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)型號(hào)為Φ35.56 mm×9.8 mm的臺(tái)階式纖維面板，最理想的平移距離是9 mm左右。

2圖像預(yù)處理

圖像去噪在整個(gè)圖像預(yù)處理中占據(jù)重要的位置，是圖像處理的初始步驟，有效提高了圖像的質(zhì)量，使得高層處理更加準(zhǔn)確，決定了圖像配準(zhǔn)和圖像融合的可行性和準(zhǔn)確性。本文利用線性濾波[5]處理方法對(duì)CCD噪聲和光源不均勻產(chǎn)生的干擾進(jìn)行了去噪處理。在完成降噪之后，再對(duì)取出圖像進(jìn)行灰度化、背景扣除[6]等預(yù)處理，經(jīng)過(guò)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(shí)現(xiàn)在不同時(shí)刻、同視覺(jué)角度下拍攝的圖片進(jìn)行空間上的對(duì)齊與灰度上的融合。由圖像獲取方式的特殊性，即對(duì)單筒顯微鏡在計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的成像結(jié)果進(jìn)行匹配，算法特點(diǎn)需要容忍圖像灰度變化對(duì)配準(zhǔn)造成的影響，所以選取了適用性強(qiáng)的基于特征點(diǎn)的圖像匹配算法。

3.1利用Harris[7]算子提取特征點(diǎn)

Harris是一種對(duì)Morvaec算法改進(jìn)的算子，它利用一階偏導(dǎo)函數(shù)來(lái)描述亮度的變化。Harris角檢測(cè)的主體思想是利用自相關(guān)函數(shù)來(lái)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(diǎn)匹配

對(duì)兩幅光纖面板透光圖像提取了特征點(diǎn)及其指向方向后，接著便要對(duì)其進(jìn)行匹配，即尋找相互對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)對(duì)。為了去除無(wú)效的特征點(diǎn)，本文采用了雙向最大相關(guān)系數(shù)法和相鄰特征點(diǎn)之間的空間關(guān)系相結(jié)合的匹配方式。該方法可以去除無(wú)效特征點(diǎn)并能準(zhǔn)確地提取出相匹配的特征對(duì)。采用相關(guān)窗的辦法匹配特征點(diǎn)，設(shè)P1i=M1i（xi，yi）是第一幅圖像M1的第i個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；P2j=M2j（xj，yj）是第二幅圖像M2的第j個(gè)興趣點(diǎn)，其主方向?yàn)棣?；α=α1-

6結(jié)論

從暗影檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn)，本文在光纖面板缺陷檢測(cè)中應(yīng)用了圖像拼接技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、有效地檢測(cè)出光纖面板中所存在的全部暗影，且檢測(cè)結(jié)果更具有代表性，更具備實(shí)用價(jià)值。但因受圖像拼接時(shí)的邊緣特征影響，拼接完成后的全景圖產(chǎn)生了一定的形變，對(duì)暗影缺陷的精度有一定的影響，系統(tǒng)自動(dòng)化程度有待提高。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)范，朱瑞明，等.GB 11447-89光纖面板測(cè)試方法[S].北京：機(jī)械電子工業(yè)部，1989.

[3]李志偉，蘇志勛.圖像拼接技術(shù)中若干問(wèn)題的研究[D].大連：大連理工大學(xué)，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(cè)[J].光學(xué)儀器，2011，33（5）：59.

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

[6]胡耀垓，趙正予，王剛.基于小波的光譜信號(hào)基線校正和背景扣除[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（3）：6568.

[8]王淼，何莉，李松.基本主方向關(guān)系的反關(guān)系推理[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（1）：144147.第36卷第5期2014年10月光學(xué)儀器OPTICAL INSTRUMENTSVol.36， No.5October， 2014