[发明专利]一种大口径望远镜镜片表面疵病定量检测方法

说明书

本发明公开了一种大口径望远镜镜片表面疵病定量检测方法，首先在聚类目标函数中添加权重项、正则项以及类间离散度惩罚项来对其进行优化，采用迭代的方法，对光学疵病图像进行分类处理，去除噪声的同时使得疵病轮廓得到增强；然后经过分类处理后的图像，采用测地线主动轮廓模型通过水平集函数演化并取零水平集分割出疵病图像；最后对提取出来的疵病图像进行量化，对疵病图像采用二值链码技术对其疵病轮廓线进行标记，从而实现对疵病区域面积、重心、长短径和周长的量化。本发明将优化聚类目标函数进行迭代、主动轮廓模型进行疵病图像分割以及疵病量化相结合，来增强卫星望远镜镜片表面疵病的损伤特征，显现其轮廓特征信息，提高了检测精度的同时完成对疵病的量化分析。

技术领域

本发明属于表面疵病检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种大口径望远镜镜片表面疵病定量检测方法。

背景技术

超精密光学元件是很多高精尖仪器及设备系统的重要组成部分。在航空航天领域中，大量光学元件运用于卫星，最为显著的就是卫星望远镜，且直径通常为米量级。对于卫星而言，其主要功能就是对地面进行拍摄、侦察、监测，因此对卫星使用的太空望远镜要求其成像灵敏度高、精度高、分辨能力强。卫星望远镜在大气环境中，气体不会对拍摄过程造成影响。但在太空中，由于其温度很低，星云里的气体(如氢气、甲烷)会固化成颗粒物，附着在镜片上，形成表面疵病。为了防止气体固化颗粒物附着在镜片上，通常会在镜片附近添加吸附装置。同样的，在加工或者模拟实验中，出现的外界物体的擦挂，外界环境的冲击造成的划痕，以及后续操作处理不当，都会使其表面不可避免的留下麻点、裂口、划痕、气泡以及破边等不同种类的表面疵病。对于卫星望远镜镜片来说，表面划痕等表面疵病的存在会对入射到表面的光束造成散射，同时表面疵病的尺寸较小，使得衍射现象也较为严重导致元件表面受到损伤，影响到元件使用的效率甚至导致元件的报废。因此卫星在发射之前通常会在地面上进行太空环境模拟实验，以保证卫星望远镜的拍摄功能在太空中正常运行。

为了验证吸附装置的功效或检测镜片制作过程中有没有造成损失，需要对其进行疵病检测。对于传统检测表面疵病的精密系统而言，其检测精度虽高，但设备组装复杂、成本高，且各部件之间的位置关系和运动情况等有严格的要求，如果特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变，因此要求操作人员有一定的光学领域知识基础。精密系统最大的弊端在于检测光学元件的尺寸有限制，被测物通常在厘米或者分米量级，无法对大尺寸光学器件进行原位非接触疵病检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大口径望远镜镜片表面疵病定量检测方法，用于大尺寸卫星望远镜镜片的原位非接触疵病检测时拍摄被测卫星望远镜镜片获得光学疵病图像的处理，以提高检测精度。

为实现上述发明目的，本发明卫星望远镜镜片表面疵病轮廓检测方法，其特征在于，包括：

(1)、拍摄被测卫星望远镜镜片，获得光学疵病图像；

(2)、像素点分类

2.1)、设置迭代阈值ε、类数G、调整参数m，初始化迭代次数k＝0；

2.2)、构建优化的聚类目标函数J_FCM：

其中，W_xy,i为权重，W_xy,i＝(M_xy,i×G_xy,i)/Z_xy，M_xy,i为隶属度系数，G_xy,i为光照强度系数，Z_xy为归一化常数，其值为：