专利名称：一种基于等效周长的球面缺陷扫描方法
一种基于等效周长的球面缺陷扫描方法技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种球面缺陷的高效率保熵遍历扫描方法。
背景技术：
球体表面缺陷的检测在很多场合是非常必要的。高效率保熵遍历的球面遍历扫描方法是非常值得研究的。
目前球面的遍历扫描主要方法都可抽象为方位角与俯仰角等步进逐点扫描的数学模型，这种方式抽象地利用了扫描器在球面的扫描面积无限小，因此逐点扫描可以完成遍历扫描。然而实际上扫描器在球面具有一定的扫描面积，随着扫描俯仰角的增大，扫描器扫描一周的点数是不变的，这样会引起在较大俯仰角下扫描点的重叠，扫描效率较低。从信息论的角度分析，将等步进逐点扫描等效为等步长编码方式，随着俯仰角的增大，等步进逐点扫描产生的扫描冗余信息也增多，等效为会产生码间干扰，这样既降低了效率又可能产生扫描的误判。发明内容
本发明的目的在于提供一种高效率保熵的球面缺陷遍历扫描方法。
为实现本发明的目的，该方法将待测球面半径R归一化，设球心处扫描器在球面的扫描面为半径为r的圆形区域，方位角θ为扫描器自转时旋转的角度，标定扫描初始时刻方位角θ =0°，标定经过球心的水平面为初始平面，俯仰角φ为球心和扫描面圆心的连线与初始平面的夹角，包括如下步骤
(1)将扫描器扫描的俯仰角区间划分为三段线性扫描区域，分别为俯仰角 φ, P (0,0.256区间，φ2 P (0.256,0.763区间，φ3 P (0.763,1.571 ！区间；
(2)用扫描器对三段扫描区域进行扫描，其中仍区间内扫描器以碑 1>步进，同一俯仰角度下方位角步进为动 1.72r对球面进行扫描；购区间内扫描器2π以1 @1々步进，同一俯仰角度Τ方位角步进为W @L 2r 2, Γ2> Γθ.256/0.637 |对球面进行扫描；钓区间内扫描器以步进，同一俯仰角度下方位角步进为 2π^ @l-llr2n f2> Γθ.470/0.368 |对球面进行扫描。
本发明包括用扫描器对三段扫描区域进行扫描是用一台扫描器按俯仰角步进顺序进行线性遍历扫描。
本发明还包括用扫描器对三段扫描区域进行扫描是用至少两台扫描器，同时进行不同扫描区域内的线性遍历扫描。
本发明的有益效果在于本发明利用等效周长建立在拓扑空间中球面与平面的等价变换关系，将球面扫描转换为平面扫描。在平面扫描内进行分析，从信息论的角度出发，3将球面面积的平面度量SR等效为信源熵，扫描器逐点扫描过程等效为信源编码，扫描总面积的平面度量S等效为编码后最大可能的熵，从而在熵不丢失的前提下给出减小传统的球面缺陷等步进逐点扫描剩余度的高效率球面遍历扫描方法。
本发明将球面扫描过程等效为编码过程，从而确保扫描过程是保熵的且遍历的。 利用等效周长将球面扫描等效为平面扫描，并实行分段式扫描，以保证对球面的高效率扫描。二者的相互结合，避免了由于过分追求遍历扫描而引起的高剩余度低扫描效率，以及产生的等效码间干扰，同时也避免了由于过分追求高效率扫描而忽略了扫描的遍历性引起球面的漏检。
本发明所提出的球面扫描方法是利用等效周长将球面扫描等效为平面扫描，采用低损耗的扫描编排方式来确定俯仰角的扫描步进，最大限度的避免在俯仰角上的扫描重叠，并划分不同的俯仰角扫描区间，采用不同的方位角步进方法将整个扫描过程分为多段线性扫描区，从而完成球面的遍历扫描。从信息论的角度来考虑，球面扫描过程可等效为编码过程，随着扫描俯仰角的变化，扫描方位角的增量根据等效周长的变化而改变，在俯仰角增大时，采取变步长编码方法，实际等效为减小了方位角扫描范围，从而降低扫描冗余，避免等效的码间干扰，提高遍历扫描的效率。
图1为球面扫描示意图2为基于等效周长的球面到平面扫描变换示意图3为低损耗扫描编排示意图4为基于等效周长的球面变步长扫描区域示意图。
具体实施方式
下面对本发明具体技术方案作进一步说明。
拓扑空间中，球面与平面是非拓扑等价的，以半球面为例，利用等效周长建立球面与平面的等价变换关系将球面展开到平面中，如说明书附2所示。建立俯仰角φ等效方位角Equivalent θ坐标系，随着俯仰角的增大，实际等效为减小了方位角的范围，二者关系方程为
钟 arccos jl Γθ/π 0 P (θ, π^ arccosW Γι I
该曲线与等效方位角Equivalent θ轴围成的面积即为半球面的表面积，即其平面度量& 2π，折线与Equivalent θ轴围成的矩形面积为等步进球面扫描的总面积的平面度量^7 τγ2/2，则等步进扫描策略的扫描剩余度为￡ 1 (SJSu 0.363。
用折线分段依次逼近该曲线，按照该折线方程将球面的俯仰角区间分为多个线性区间，可以大大降低等步进扫描策略带来的扫描剩余度。以将俯仰角识划分为三段线性区间为例，则折线方程为
权利要求
1.一种基于等效周长的球面缺陷扫描方法，将待测球面半径R归一化，设球心处扫描器在球面的扫描面是半径为r的圆形区域，方位角θ为扫描器自转时旋转的角度，标定扫描初始时刻方位角θ =0°，标定经过球心的水平面为初始平面，俯仰角φ为球心和扫描面圆心的连线与初始平面的夹角，其特征是，包括如下步骤(1)将扫描器扫描的俯仰角区间划分为三段线性扫描区域，分别为俯仰角W
区间；(2)用扫描器对三段扫描区域进行扫描，其中仍区间内扫描器以Δφ= 1.5Γ步进， 同一俯仰角度下方位角步进为△ θ = 1.721 对球面进行扫描；^区间内扫描器以Ap = L▽步进，同一俯仰角度T方位角步进为= L72r 2,-2^-0^56/0.637)对球面进行扫描；钓区间内扫描器以Δφ = 1.5Γ步进，同一俯仰角度下方位角步进为^ = ^^^-2(^-=470/0.368)对球面进行线性遍历扫描。
2.根据权利要求1所描述的一种基于等效周长的球面缺陷扫描方法，其特征是所述的用扫描器对三段扫描区域进行扫描是用一台扫描器按俯仰角步进顺序进行线性遍历扫描。
3.根据权利要求1所描述的一种基于等效周长的球面缺陷扫描方法，其特征是所述的用扫描器对三段扫描区域进行扫描是用至少两台扫描器，同时进行不同扫描区域内的线性遍历扫描。
全文摘要
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种将等效周长作为球面与平面拓扑等价变换关系的球面缺陷高效率保熵遍历扫描方法。本发明包括球面半径R归一化，设扫描器在球面的扫描面半径为r的圆形区域，方位角θ为扫描器自转时旋转的角度，标定扫描初始时刻方位角θ＝0°，标定经过球心的水平面为初始平面，俯仰角为球心和扫描面圆心的连线与初始平面的夹角；将球面根据设定的扫描器俯仰角区间划分为三段线性扫描区域，以不同的角度进行扫描。该方法提高了扫描效率，避免了漏检及等效码间干扰等现象。
文档编号G01N33/00GK102507872SQ20111034430
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者张曙, 李名祺, 杨作军 申请人:哈尔滨工程大学