为实现精密光学元件表面疵病的高效测量和精确统计,提出了一种基于光谱估计和多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法。该方法利用光谱估计提取白光图像中不同波长的单光谱疵病图像,并合成多光谱疵病图像,然后采用优化后的OTSU(Otsu Image Segmentation Algorithm)分别对单光谱与多光谱疵病图像进行分析。基于该方法搭建了光学元件表面疵病检测装置,获得了白光照明条件下光学元件表面疵病的图像。实验结果表明,与原始白光图像相比,合成多光谱图像的疵病检出数量提升了1.85倍,疵病检出面积最大增加了6.0倍,检测效率得到明显提高。根据光学元件表面疵病的特性选取不同波长组合来生成单光谱与多光谱图像,可更加高效精确地检测出传统检测技术不易检出的疵病信息。

针对脉冲热成像法红外检测图像对比度低、缺陷目标边缘模糊、受不均匀照明影响大的问题, 提出一种基于目标轮廓的结合数字细节增强技术与多阈值最大熵的缺陷大小定量估算方法。首先, 脉冲红外检测图像经自动对比度增强算法优化的数字细节增强方法处理后, 缺陷与背景间对比度显著提升, 从而不均匀照明对缺陷识别效果的影响明显减弱; 其次, 再通过遗传算法优化的最大熵多阈值分割方法提取缺陷目标, 对其进行八邻域法轮廓跟踪, 以提取各缺陷区域的轮廓像素点并排序; 最后, 对具有一定方向的缺陷轮廓分别采用欧氏距离法和格林公式对缺陷的周长和面积进行定量估算。实验结果表明: 该方法对缺陷大小进行定量估算的可行性, 且数字细节增强技术可在一定程度上提高脉冲热成像检测系统的缺陷探测水平。

为实现对光学元件表面疵病的精确测量和计数, 提出了一种基于多光谱技术的光学元件表面疵病检测方法, 该方法采用不同波长的入射光源均匀照明光学元件表面, 通过暗场显微成像系统获得不同波长下的表面疵病图像。基于该方法研制了多光谱光学元件表面疵病检测系统, 获得了365, 405, 436, 486, 550 nm单波长光以及白光照明条件下光学样品表面疵病和标准样品图形的检测实验结果。实验结果表明, 相比传统的白光照明检测技术, 多光谱检测技术根据不同的材料性质选用不同波长的光作为入射光源, 可以明显提高系统对光学元件表面疵病的检测能力, 不仅可以提高测量精度, 而且可以获取白光照明下无法检测到的疵病信息。

采用新型特殊设计的光学传输部件，将外部照明光源导入待测管道内部，同时将管道内壁图像导出，突破了传感器内置的传统工作模式，实现了测量传感器外置，满足了微细管道管内空间狭小的应用需求。同时，结合工业机器人运动平台，进一步构建了柔性在线测量系统，满足了不同工件中不同位姿分布的微细管道柔性测量需要。根据应用要求，首先在前期研究工作分析的基础上，完善了测量系统方案设计; 对系统工作流程及核心问题进行了分析，并针对系统构建中的对准问题进行了重点研究，提出了一种新颖、合理的对准方法; 基于构建的测量系统，针对10 mm孔径管道内壁上0.6 mm、1.0 mm和2.0 mm的模拟圆孔缺陷进行了测量实验。实验结果表明，三种缺陷测量结果的标准差均小于0.01 mm，可以实现微细管道内壁缺陷的柔性、在线测量。

介绍了一种利用旋转孔径频闪散斑干涉法检测缺陷的新方法。该方法是一种非接触式的检测方法, 不受缺陷形状和位置的影响, 能够准确地检测出缺陷的大小和形状。分析了旋转孔径频闪散斑干涉法的基本原理, 给出了散斑图全场滤波分析的平均光强解析式和实验结果。结果表明, 该方法在一张散斑图上能记录物体动态变形的全过程, 并能连续地再现出来, 散斑图的信息量丰富; 在实时滤波分析观察时, 将滤波孔连续进行旋转, 可观察到物体动态变形的全过程, 散斑图的条纹在变化而缺陷的位置不变。