基于oct复信号的玻璃表面真伪缺陷识别方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学相干测量领域，具体涉及一种基于OCT复信号的玻璃表面真伪缺陷识别方法及系统。
技术背景
[0002]质量控制在玻璃制造工业中是一个关键问题，玻璃中存在的缺陷会大大降低玻璃的质量。人工检测速度慢，易受检测人员主观因素的影响而对玻璃缺陷造成漏检或误检，已经不能适应现代玻璃工业生产线。目前，自动玻璃缺陷检测已经成为一种趋势。自动玻璃缺陷检测系统主要有激光扫描检测和摩尔干涉检测两种。激光扫描检测对微小缺陷不敏感，抗干扰能力差。摩尔干涉检测可以根据图像灰度变化识别出点缺陷，如结石、锡点等，也可以通过条纹扭曲变化识别出光学缺陷，如气泡、畸变、砸伤、波筋等。然而，不管使用以上哪种方法，都有可能将灰尘等伪缺陷识别为点缺陷，造成误判，而在玻璃生产线上，通常是没有灰尘防控系统的，因此这种误判将会大大降低自动检测的准确率和生产的效率。为解决这一问题，华中科技大学的余文勇等人在摩尔干涉检测的基础上提出通过检测点缺陷周围区域是否存在光学畸变，即点缺陷周围是否存在扭曲的摩尔条纹的方法来区分真缺陷和伪缺陷，依据是点缺陷同时会造成缺陷核心周围区域的光学畸变从而引起摩尔条纹扭曲，而伪缺陷不会引起摩尔条纹扭曲。在对质量要求不高，缺陷尺寸较大的情况下，这一方法一定程度上解决了真伪缺陷的识别问题，但在质量要求更高的情况下，当尺寸更小的缺陷也要求被检出并与灰尘等伪缺陷区分开时，这一方法则无法达到相应的检测和识别要求。原因有以下两点:一是摩尔条纹的灰度变化与缺陷造成的图像灰度变化是叠加在一起的，影响缺陷核心边界划定的准确性，二是当摩尔条纹的变化对微小的光学畸变并不敏感，而微小尺寸的真伪缺陷识别对边界划定的准确性和光学畸变的检测灵敏度都有很高的要求。
[0003]光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)能够实施非接触、无损伤、高分辨率的三维成像，在生物医学领域已经得到广泛应用，在工业检测领域的应用也正在逐步发展之中。目前的应用于工业检测的OCT技术，主要通过探测样品中的散射物质的背向散射光光强以及样品界面的反射或背向散射光强来获得样品的三维结构信息。由于玻璃是低散射物质，且具有很高的光学均匀性，没有任何缺陷的玻璃在OCT图像中仅有玻璃表面这一界面反射信号；而玻璃中的点缺陷是散射物质，玻璃中的气泡和裂纹等具有反射界面，因此OCT技术可以通过玻璃的三维图像检测到结石、锡点、划痕、气泡、畸变等玻璃缺陷，并且相对于前面提到的几种技术具有高分辨能力的深度分辨能力。然而，仅仅利用OCT的三维成像能力仍然会将灰尘误识为玻璃表面的点缺陷，无法排除灰尘等伪缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提出一种OCT复信号的玻璃表面真伪缺陷识别方法及系统。
[0005]一种OCT复信号的玻璃表面真伪缺陷识别方法，该方法具体包括以下步骤: 步骤a.根据玻璃界面处沿深度方向的OCT复解析信号与标准单一反射界面所产生的OCT复解析信号的差异，确定玻璃缺陷的边界图，
步骤b.根据玻璃的OCT复解析信号的相位重构玻璃表面形貌图，
步骤c.对比玻璃缺陷的边界图和玻璃表面形貌图，从而识别玻璃缺陷是真缺陷或者伪缺陷。
[0006]所述的步骤a为:将一个横向位置上的玻璃界面处沿深度方向的OCT复解析信号与标准单一反射界面所产生的复解析信号相减、得到差值，将所述差值取模求和，如果所述和大于阈值，则所述横向位置是缺陷边界，如果所述和小于所述阈值，则所述横向位置不是缺陷边界，将多个横向位置上的缺陷边界按照横向位置排列，得到玻璃缺陷的边界图。
[0007]其中，所述阈值可以根据噪声水平和/或玻璃粗糙度确定。
[0008]所述步骤b为:将一次扫描获得的二维OCT复解析信号中的沿玻璃界面处的一行相位信号沿横向解包裹，将所述解包裹的相位信号减去线性拟合信号，得到所述扫描的位置的玻璃表面形貌，
将多次扫描的位置的玻璃表面形貌按照扫描顺序拼接，得到玻璃表面形貌图。
[0009]所述步骤c为:如果在所述玻璃表面形貌图中，与所述边界图中的边界之外的区域对应的区域存在突起或者凹陷，则所述边界包围的缺陷是真缺陷；如果在所述玻璃表面形貌图中，与所述边界图中的边界之外的区域对应的区域不存在突起或者凹陷，则所述边界包围的缺陷是伪缺陷。
[0010]一种基于OCT复解析信号的识别玻璃缺陷的系统，包括:光源，光束整形模块，用于接收所述光源发出的光，并输出整形光束，分束器，用于将所述整形光束分成第一光束和第二光束，参考臂模块，用于将所述第一光束聚焦在参考反射镜上，并使所述参考反射镜反射的光返回所述分束器，
样品臂模块，用于将所述第二光束聚焦在玻璃上，并使所述玻璃反射的光返回所述分束器，其中，所述参考反射镜反射的光和所述玻璃反射的光形成干涉光，成像光谱仪模块，用于接收所述干涉光，形成干涉光谱信号并进行光电转换，以及数据采集及处理模块，用于接收所述光电转换的干涉光谱信号，并包括以下单元:
边界图单元，根据玻璃界面处沿深度方向的干涉复解析信号与标准单一反射界面所产生的干涉复解析信号的差异，确定玻璃缺陷的边界图，形貌图单元，根据玻璃的干涉复解析信号的相位重构玻璃表面形貌图，识别单元，对比玻璃缺陷的边界图和玻璃表面形貌图，从而识别玻璃缺陷是真缺陷或者伪缺陷。
[0011]所述光源是宽带光源。
[0012]所述光束整形模块包括:光纤准直器，用于接收所述光源发出的光，并输出准直光束，以及第一柱面透镜，用于接收所述准直光束，并输出柱面波光束。
[0013]所述参考臂模块包括:第二柱面透镜，用于接收所述第一光束，输出准直光束，以及第一物镜，用于将所述准直光束聚焦在参考反射镜上。
[0014]所述样品臂模块包括:第二物镜，用于将所述第二光束聚焦在玻璃上。
[0015]所述成像光谱仪模块包括:衍射光栅，用于将所述干涉光分解为干涉谱信号，以及面阵相机，用于探测所述干涉谱信号并对所述干涉谱信号进行光电转换。
[0016]与【背景技术】相比，本发明具有的有益效果是: 1、通过使用OCT成像获得具有深度分辨能力的复解析信号，相比于传统的摩尔干涉检测法，缺陷的图像灰度信息与形貌信息是分开且互不影响的，可以更准确地划定缺陷的边界以及测量玻璃表面形貌变化造成的光学畸变，从而更准确地识别真伪缺陷。
[0017]2、相比于传统的摩尔干涉检测法，通过OCT的干涉相位测量方法可以实现亚波长量级甚至纳米级的深度分辨能量力，更高灵敏度和更高精度地测量玻璃表面形貌变化造成的光学畸变，从而可以识别更小尺寸的真伪缺陷，具有更高的分辨能力。
[0018]3、相比于传统的OCT成像方法及其信号处理方法，基于复解析信号的与点扩散函数比较的方法，区分单一光学界面和复合光学界面，在复合光学界面高度差小于系统的深度分辨率的情况下仍然可以实现，从而可以在完全不影响传统OCT成像功能和能力的条件下实现缺陷核心边界的准确划定和真伪缺陷的识别。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的成像系统示意图；
图2是本发明的扫描示意图；
图3是本发明的算法处理流程图；
图4为本发明光束部分照射在玻璃表面部分照射在缺陷核心上示意图；
图5是本发明的边界判定算法示意图；
图6是本发明的真伪缺陷识别算法示意图。
[0020]图1中:1、宽带光源，2、