適用于智能工業監測的光學元件缺陷識別技術

鄭代福，周田，曾志平，黃衍堂，許燦華

（福州大學物理與信息工程學院，福州 350116）

0 引言

光學元件是激光加工、光學測量、光學傳感、光學通信等光學應用領域的基礎。隨著現代科技產品對光學元件的需求增加，光學元件表面缺陷的檢測識別逐漸成了現代化企業重點關注的問題。對于非光學工業產品的檢測，近年傳統的人工檢測方法已經逐步被采用光學成像并進行圖像識別的機械視覺檢測所替代［1］。但對光學元件直接成像時，由于高光現象（特指光學元件的高透過率、高反射率和定向反射等現象）的存在，成像過程容易出現局部的過度曝光或曝光不足的問題，元件目標缺陷細節大幅降低甚至消失，從而導致圖像識別算法無法對元件缺陷進行準確識別［2］。此外，光學元件缺陷有麻點、劃痕、氣泡、崩邊等類型，缺陷類型較多，圖像分析和缺陷識別的難度較大［3］。因此，降低高光現象對成像質量的影響，研究高準確率的缺陷識別算法是在光學元件高速工業生產中實現快速、準確檢測需要解決的兩個關鍵問題。

光學元件檢測方法包含目視法、濾波成像法、掠射法、散射能量分析法、頻譜分析法等［3］，其中基于偏振的濾波成像法可以攔截特定方向的偏振光，降低成像場景中高光和背景雜散光的影響。在對光學元件的缺陷進行偏振成像時，照射在目標缺陷的光被反射或散射會改變其偏振狀態，與高光和背景雜散光的偏振態有所區別，再利用偏振相機采集各個不同偏振方向的圖像，計算出缺陷圖像的偏振度，可以有效降低高光和雜散光的影響，提高缺陷成像信噪比［4-6］。……