專利名稱：檢測透明物體中的光學(xué)缺陷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及檢測系統(tǒng)，且更特別地，涉及檢測透明物體中光學(xué)缺陷的方法。
背景技術(shù)：
透明物體用于多種不同應(yīng)用，包括交通工具應(yīng)用，如海洋、陸地、空中和/或空間交通工具，還包括非交通工具應(yīng)用，如建筑物或其他靜止結(jié)構(gòu)。在交通工具應(yīng)用，如在商用飛機(jī)，透明物質(zhì)可沿機(jī)艙和繞飛機(jī)飛行甲板設(shè)置，并可包括擋風(fēng)玻璃和其他前窗、側(cè)窗和天窗。透明物質(zhì)可有玻璃和聚合物材料形成，或形成為玻璃與聚合物材料的層壓組合。用于透明物質(zhì)的聚合物材料可包括但不限于丙烯酸和聚碳酸酯組合物。當(dāng)制造聚碳酸酯材料的透明物質(zhì)時(shí)，在形成エ藝中可發(fā)生某些光學(xué)缺陷。例如，在形成聚碳酸酷透明物質(zhì)過程中可出現(xiàn)碳顆粒，并可呈現(xiàn)為嵌在透明物質(zhì)內(nèi)的相對小的黑 斑。當(dāng)從透過透明物質(zhì)察看時(shí)，嵌入的碳顆?？杀徽`解為長距離物體。現(xiàn)有技術(shù)包括幾種檢查透明物質(zhì)光學(xué)缺陷的方法。例如，某些飛機(jī)透明物質(zhì)，如飛機(jī)座艙蓋可通過以天空為背景背光照明透明物質(zhì)，透過座艙蓋向上看檢查缺陷。該檢查技術(shù)一般要求澄清(如無云)大氣條件，以便提供勻質(zhì)光背景，檢查人員可以該光背景查看整個(gè)透明物質(zhì)。如可預(yù)期的那樣，該檢查技術(shù)可導(dǎo)致顯著的飛機(jī)停エ等待適當(dāng)?shù)拇髿鈼l件。雖然汽車エ業(yè)已經(jīng)開發(fā)了照相機(jī)驅(qū)動(dòng)的方法用于自動(dòng)檢查透明物質(zhì)，如自動(dòng)的照相機(jī)方法可缺少航空透明物質(zhì)要求的分辨率。例如，用于汽車エ業(yè)的檢查方法通常針對生產(chǎn)線上高速檢查，其中汽車透明物質(zhì)中可允許的缺陷尺寸通常比航空透明物質(zhì)中可允許的缺陷尺寸(如，O. 30英寸)大。這方面，為了大量生產(chǎn)，會(huì)犧牲檢查汽車透明物質(zhì)的分辨率。而且，用于汽車エ業(yè)的檢查方法通常是針對透明物質(zhì)的，其與飛機(jī)透明物質(zhì)，如具有較小半徑的更復(fù)雜曲線的飛機(jī)座艙蓋和擋風(fēng)玻璃相比具有輕微曲率。此外，飛機(jī)透明物質(zhì)，如飛機(jī)擋風(fēng)玻璃的橫截面覆層(Iayup)通常比汽車透明物質(zhì)更復(fù)雜，這是由于飛機(jī)擋風(fēng)玻璃較高強(qiáng)度要求和増加的厚度(如，高達(dá)I英寸厚或更大)，這是耐受飛鳥撞擊和操縱結(jié)構(gòu)復(fù)雜所要求的。如可看到的那樣，現(xiàn)有技術(shù)需要精確檢測相對小尺寸(如，約O. 010英寸或更小)缺陷的方法。此外，現(xiàn)有技術(shù)還需要快速方式檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，以便減少檢查時(shí)間。而且，現(xiàn)有技術(shù)還需要檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，其提供自動(dòng)裝置記載光學(xué)缺陷尺寸和位置，以便表征缺陷源。精確量化飛機(jī)透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷(如，測量缺陷尺寸和記載位置)的需求是必須的，這是由于相比取代汽車擋風(fēng)玻璃的成本，取代飛機(jī)擋風(fēng)玻璃相對高成本。

發(fā)明內(nèi)容
與檢查透明物質(zhì)關(guān)聯(lián)的上述需求是通過本公開解決和減輕的，其提供檢測相對小尺寸(如，O. 10英寸)的光學(xué)缺陷尺寸和位置的光學(xué)缺陷檢測方法。該缺陷檢測系統(tǒng)的技術(shù)效果包括相對現(xiàn)有技術(shù)手動(dòng)檢查方法，改進(jìn)檢查透明物質(zhì)光學(xué)缺陷的可靠性、速度和精度。此外，該缺陷檢測系統(tǒng)提供可靠檢測相對小尺寸的光學(xué)缺陷并記錄和記載至少這類光學(xué)缺陷的尺寸和/或位置的裝置。在實(shí)施例中，該檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法可包括以下步驟提供透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，其中數(shù)字圖像包括多個(gè)圖像像素，其每個(gè)都具有一定灰度。該方法可進(jìn)ー步包括通過計(jì)算跨相鄰圖像像素對的強(qiáng)度梯度，檢測透明物質(zhì)中至少ー個(gè)候選缺陷。此外，每個(gè)圖像像素可分配以梯度值，其可包括與圖像像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度絕對值的最大值。構(gòu)建的梯度圖像可包括分配給相應(yīng)圖像像素的梯度值。梯度值超過梯度閾值的圖像像素可識別為候選像素。這樣的候選像素可包括一個(gè)候選缺陷。在進(jìn)ー步的實(shí)施例中，本發(fā)明公開了表征透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，其包括提供透明物質(zhì)數(shù)字圖像的步驟和從圖像像素中識別候選像素的步驟。候選像素可包括至少ー個(gè)候選缺陷。每個(gè)候選像素的位置可識別。候選像素可基于相對位置分類為像素聚類。每個(gè)像素聚類中候選像素的數(shù)量可與像素?cái)?shù)量閾值比較，從而識別候選缺陷為光學(xué)缺陷或圖
像缺陷。該方法額外的實(shí)施例可包括優(yōu)化圖像記錄設(shè)備的設(shè)置以便記錄透明物質(zhì)的數(shù)字圖像。設(shè)置可基于透明物質(zhì)的參數(shù)，如透明物質(zhì)的平均色調(diào)(hue)。設(shè)置的選擇可包括選擇F設(shè)置，ISO設(shè)置和色彩設(shè)置，如每種原色(紅色、緑色、和藍(lán)色-RGB)，其可由圖像記錄設(shè)備記錄。F設(shè)置表示f光闌(f-stop)或相對光圈，并且是圖像記錄設(shè)備透鏡的焦距長度除以透鏡有效光圈直徑的度量。ISO設(shè)置(S卩，膠片速度)是數(shù)字成像系統(tǒng)的光學(xué)靈敏度的度量，如這里公開的圖像記錄設(shè)備。該方法可進(jìn)ー步包括記錄透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，如以彩色格式，和轉(zhuǎn)換數(shù)字圖像從ー種彩色格式到灰度格式。數(shù)字圖像中每種圖像像素的灰度都可確定。該方法可進(jìn)ー步包括通過選擇觀察部分的預(yù)定周邊檢測或通過比較跨一系列預(yù)定量的圖像像素的灰度變化(即強(qiáng)度梯度)，檢測透明物質(zhì)觀察部分的周邊。跨系列像素的灰度變化可與閾值強(qiáng)度變化速率比較，或灰度強(qiáng)度變化可與系列強(qiáng)度梯度的閾值均勻值(uniformity value)比較以便識別觀察部分的周邊。所討論的特征、功能、和優(yōu)點(diǎn)可在本公開的不同實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，或可在其他實(shí)施例中組合，其進(jìn)ー步的細(xì)節(jié)可參考下面的描述和附圖看出。


本發(fā)明的這些和其他特征可在參考附圖后更明顯地看出，其中相似標(biāo)識號表示相似部件圖I是具有一個(gè)或更多透明物質(zhì)飛機(jī)的透視圖；圖2是光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)實(shí)施例的透視圖，其可用于記錄透明物質(zhì)的數(shù)字圖像；圖3是圖2中示出的缺陷檢測系統(tǒng)的分解透視圖，并示出可安裝圖像記錄設(shè)備的透明物質(zhì)夾具(fixture)；圖4是缺陷檢測系統(tǒng)的側(cè)剖視圖；圖5是沿圖4中線5-5截取的光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)的俯視剖視圖，其示出配置為全景照相機(jī)的圖像記錄設(shè)備；圖6是流程圖，其示出記錄透明物質(zhì)圖像的方法；
圖7是光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)的剖視圖，其略去漫射器、光源、反射器和外殼，并示出透明物質(zhì)和圖像記錄設(shè)備的相對位置；圖8是透明物質(zhì)的全景數(shù)字圖像文件，其可由圖7中圖像記錄設(shè)備記錄；圖9是沿圖8中剖面9截取的透明物質(zhì)觀察部分周邊附近區(qū)域的部分?jǐn)?shù)字圖像的放大示圖，其示出多個(gè)具有相對灰度的圖像像素；圖10是提供256個(gè)強(qiáng)度水平的8位系統(tǒng)的灰度范圍表；圖11是沿圖8中剖面11截取的部分?jǐn)?shù)字圖像的示圖，其示出每個(gè)圖像像素被分配以一定灰度，并進(jìn)一歩示出ー對包括灰度值為O的圖像像素的候選缺陷；圖12是圖11中示出的圖像像素的表示，其中計(jì)算了跨鄰近圖像像素對中每個(gè)的強(qiáng)度梯度；圖13是圖11中示出的圖像像素的梯度圖像，其中梯度圖像的每個(gè)圖像像素都包 括含與圖像像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度的絕對值的最大值的梯度值；圖14是圖11中示出的圖像像素的表示，其中梯度值超出梯度閾值的圖像像素分入由候選像素組成的聚類中；圖15是圖11中示出的圖像像素的表示，其進(jìn)ー步示出疊加在每個(gè)像素聚類上的計(jì)算機(jī)生成的曲線；圖16是圖11中示出的圖像像素的表示，其進(jìn)ー步示出匯聚在候選像素定義的各光學(xué)缺陷邊界上的計(jì)算機(jī)生成的曲線；圖17是沿圖8中剖面17截取的數(shù)字圖像的部分，并示出灰度為O并被具有更高灰度的圖像像素包圍的單個(gè)圖像像素；圖18是圖17中示出的圖像像素的表示，其進(jìn)ー步示出跨每個(gè)鄰近圖像像素的多個(gè)強(qiáng)度梯度；圖19是圖17中示出的圖像像素的表示，其示出包括相應(yīng)于與每個(gè)像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度絕對值的最大值的梯度值的梯度圖像；圖20是圖17中示出的圖像像素的表示，其示出由灰度為O的單個(gè)圖像像素組成的像素聚類；圖21是透明物質(zhì)的數(shù)字圖像示圖，其示出數(shù)字圖像中多個(gè)光學(xué)缺陷的相對位置；圖22是圖I中飛機(jī)的駕駛艙的側(cè)視圖，其示出設(shè)計(jì)眼(即，飛行員眼睛位置)參考點(diǎn)，用于通過以第一固定坐標(biāo)變換將數(shù)字圖像中光學(xué)缺陷變換到透明物質(zhì)中表征透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的位置；圖23是沿圖22中線23截取的擋風(fēng)玻璃的示圖，其示出在使用固定坐標(biāo)變換的變換后透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的相對位置；圖24是缺陷檢測系統(tǒng)的側(cè)視圖，其示出關(guān)于通過利用第二固定坐標(biāo)變換表征透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷尺寸，從圖像記錄設(shè)備的光學(xué)中心到透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷位置的距離差;圖25是沿圖24中線25截取的缺陷檢測系統(tǒng)的剖面圖，其進(jìn)ー步示出圖像記錄設(shè)備的光學(xué)中心和光學(xué)缺陷之間差；圖26A-26C示出表征光學(xué)缺陷形狀的模型函數(shù)f (x，y)(圖26A)，等價(jià)函數(shù)g (x，y)(圖26B)，和兩維卷積矩陣f*g (圖26C);以及
圖27A-27B共同示出檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷方法實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖，該示圖是為了說明本公開優(yōu)選和不同實(shí)施例，而非為了限制本公開，圖2-5中示出光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)10，其用于記錄透明物質(zhì)104的圖像，如飛機(jī)100透明物質(zhì)104，如圖I所示。圖像可包括如圖8所示的數(shù)字圖像150，并可與圖8-26中示出的缺陷檢測方法一起使用，用于以下面更詳細(xì)描述的方式檢測數(shù)字圖像150中光學(xué)缺陷162。參考圖2-5，光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)10可包括檢測夾具12，其可包括漫射器48，該漫射器48的輪廓或形狀與透明物質(zhì)104的幾何形狀互補(bǔ)。透明物質(zhì)104可安裝在透明物質(zhì)夾具70上，其可與成像記錄設(shè)備22對齊，如全景照相機(jī)24。成像記錄設(shè)備22可經(jīng)配置記錄透明物質(zhì)104的觀察部分122的詳細(xì)的(即，高分辨率)圖像。 透明物質(zhì)104可包括透明或相對澄清的面板16，如用于交通工具或非交通工具應(yīng)用中的那樣。例如，圖I示出飛機(jī)100具有幾個(gè)透明物質(zhì)104，對于該飛機(jī)100可采用缺陷檢測系統(tǒng)10記錄透明物質(zhì)104的圖像，以便檢測光學(xué)缺陷106。圖I中示出的飛機(jī)100包括機(jī)身102，其具有駕駛艙，該駕駛艙具有一個(gè)或更多透明物質(zhì)104，如座艙蓋112或在飛機(jī)100前端132的擋風(fēng)玻璃110。擋風(fēng)玻璃110的透明物質(zhì)104可包括透明機(jī)身116，其具有機(jī)身尾部拱形元件120用于支撐透明物質(zhì)104。擋風(fēng)玻璃110的透明物質(zhì)104可包括觀察部分122，飛行員通過該觀察部分122可觀察擋風(fēng)玻璃110外部物體。這方面，觀察部分122包括不被如圖4-5所示的透明物質(zhì)框架116阻擋的澄清或透明部分的透明物質(zhì)104。這里公開的缺陷檢測系統(tǒng)10提供檢測光學(xué)缺陷106的裝置，例如但不限于，可能嵌入擋風(fēng)玻璃110的聚碳酸酯層內(nèi)的碳顆粒。應(yīng)該指出，圖中示出并在這里說明的飛機(jī)100擋風(fēng)玻璃110的透明物質(zhì)104不能解讀為限制其他類型的透明物質(zhì)104，對于該透明物質(zhì)，缺陷檢測系統(tǒng)10可用于檢測缺陷106。這方面，缺陷檢測系統(tǒng)10可用于為不同應(yīng)用記錄圖像并檢測多種透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷106。例如，缺陷檢測系統(tǒng)10可用于記錄任何海洋、陸地、空中和/或空間交通工具中透明物質(zhì)104的圖像，以及用于記錄非交通工具應(yīng)用中的透明物質(zhì)104中的圖像，包括窗ロ面板或用于建筑物和結(jié)構(gòu)中的上釉材料(glazingmaterials)和其他組件或系統(tǒng)，如儀器、照明組件、透鏡和任何玻璃器具和/或塑料或聚合物組合物，其中需要光學(xué)缺陷的檢測。有利地，缺陷檢測系統(tǒng)10允許檢查具有輪廓或彎曲形狀的透明物質(zhì)104，但具有一般平坦或平面構(gòu)型的透明物質(zhì)104可用缺陷檢查系統(tǒng)10檢查。對于有輪廓或彎曲透明物質(zhì)104，漫射器48和光源54可與透明物質(zhì)104的輪廓互補(bǔ)形成。例如，對于具有如圖I所示一個(gè)或更多曲線的飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110和/或飛機(jī)100的座艙蓋112，漫射器48優(yōu)選形成這樣的形狀，其與透明物質(zhì)104的形狀成鏡像并與透明物質(zhì)104隔開一定距離，以便透明物質(zhì)104的觀察部分122基本均勻地通過光源54和漫射器48背光照亮。參考圖2-5，光源54可配置為ー個(gè)或更多照明元件56布局，其可經(jīng)配置照亮漫射器48。以該方式，有光源54發(fā)射的光基本均勻地被漫射或分布在整個(gè)漫射器48上，從而在透明物質(zhì)104的整個(gè)觀察部分122背后提供均勻分布的背景照明。此外，光源54和漫射器48優(yōu)選設(shè)置成整個(gè)觀察部分122是在圖像記錄設(shè)備22的視場內(nèi)照明的。類似于以放大的尺寸在圖2-5中示出的光學(xué)缺陷106可通過缺陷檢測系統(tǒng)10可靠地檢測。
參考圖4-5，圖像記錄設(shè)備22可包括照相機(jī)24，如上述全景照相機(jī)24，其可包括具有垂直視場30的廣角透鏡26 (即，魚眼透鏡)，該視場可包括從透鏡26伸出或延伸的透明物質(zhì)104的上下邊緣124、126，如由矢量34所示。然而，圖像記錄設(shè)備22的垂直視場30(即透鏡26)可以是這樣的，僅上下邊緣124、126之間的部分區(qū)域被捕獲。如前面所述，從圖像記錄設(shè)備22伸出或延伸的矢量34表示從透鏡26觀察物體的方向。從透鏡26延伸的矢量34落入透鏡26的角度視場。通過在記錄圖像時(shí)移動(dòng)(如平移、旋轉(zhuǎn))圖像記錄設(shè)備22，視場可増加。例如，在記錄圖像時(shí)，通過繞旋轉(zhuǎn)88的垂直軸旋轉(zhuǎn)圖像記錄設(shè)備22，水平視場32増加。類似地，通過繞旋轉(zhuǎn)的水平軸(未示出)旋轉(zhuǎn)圖像記錄設(shè)備22，垂直視場30可増加。也考慮了圖像記錄設(shè)備22繞其他軸的旋轉(zhuǎn)。圖像記錄設(shè)備22的平移，如圖像記錄設(shè)備22的垂直或水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致類似的視場增加。圖像記錄設(shè)備22可具有水平視場32，其包圍透明物質(zhì)104的相對透明側(cè)壁，如矢量34所示的透明物質(zhì)34的姆個(gè)側(cè)邊上的最側(cè)(extreme lateral)邊緣128。為此，圖像記錄設(shè)備22可繞旋轉(zhuǎn)88的軸旋轉(zhuǎn)，從而使得能夠記錄透明物質(zhì)104的相對側(cè)邊128之間整 個(gè)觀察部分122。通過繞旋轉(zhuǎn)88的軸旋轉(zhuǎn)圖像記錄設(shè)備22，圖像記錄設(shè)備22提供垂直視場30和水平視場32，從而使得能夠檢測透明物質(zhì)104的物理邊緣之間并包括物理邊緣的光學(xué)缺陷106。參考圖2-5，其示出包括光源54、漫射器48和圖像記錄設(shè)備22的光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)10。光源54經(jīng)配置發(fā)射光，且這方面，可包括能夠提供或發(fā)出光供漫射器48漫射的任何合適的照明設(shè)備。例如，光源54可由一個(gè)或更多白熾燈和/或熒光燈62或燈泡組成。如圖3所示，多個(gè)熒光照明元件56或熒光管可彼此平行以弓形方式布置并間隔設(shè)置。然而，照明元件56可配置為能夠發(fā)出光但不產(chǎn)生過量熱的任何合適設(shè)備，否則可損壞漫射器48和/或透明物質(zhì)104。此外，雖然白熾燈或氣體光源54，如發(fā)光二極管(LED)可用于光源54，熒光燈管是優(yōu)選配置，這是由于其相比白熾燈泡或燈，相對高的強(qiáng)度或亮度(即，發(fā)光度)、減小的熱輸出和延長的工作壽命。雖然圖3中示為多個(gè)伸長的熒光燈62，但光源54可以多種替換結(jié)構(gòu)制造或配置，如以白熾燈和/或LED陣列，或作為可提供為單個(gè)光源54或作為多個(gè)發(fā)光元件56的任何其他發(fā)光元件56的組合。進(jìn)ー步，這方面，光源54可由任何合適發(fā)光元件56配置組成，優(yōu)選發(fā)射相對高強(qiáng)度光和低熱輸出。不受限制的發(fā)光元件配置的例子包括氙氣短弧燈、汞燈、鎢照相燈、鎢鹵素?zé)簟⒏邏衡c和任何其他合適的照明元件配置。圖像記錄設(shè)備可包括考慮光源產(chǎn)生的光的色溫和光的顔色或色調(diào)(tint)并考慮透明物質(zhì)的自然色彩調(diào)節(jié)圖像白平衡的裝置。參考圖3-5，熒光燈62可安裝在垂直取向的多個(gè)光夾具58中。光夾具58可固定地安裝到檢測夾具12的外殼14上。每個(gè)發(fā)光元件56 (B卩，熒光燈62)可等距離地沿漫射器48隔開，從而提供均勻分布的光輸出到漫射器48。每個(gè)光夾具58可經(jīng)配置在每個(gè)等夾具58的上下燈座(holder) 60中安裝一個(gè)或更多(如，一対)熒光燈62。在實(shí)施例中，燈夾具58可配置為120/277伏夾具用于驅(qū)動(dòng)85瓦熒光燈62，每個(gè)都具有5500流明熒光發(fā)光的能力。然而，任何電壓、電流或流明的熒光燈62都可使用。均勻隔開的熒光燈62提供對漫射器48的均勻光分布作為透明物質(zhì)104的記錄圖像的背景。然而，如上所述，任何配置的發(fā)光元件56都可用于照明漫射器48。
還參考圖3-5,缺陷檢測系統(tǒng)10可包括鄰近光源54設(shè)置的反射器64。如圖4_5所不，反射器64可設(shè)置在光夾具58和突光燈62之間。在該布局中，反射器64設(shè)置在與漫射器48相對的發(fā)光兀件56 —側(cè)，以便反射器64反射由光源54發(fā)出的光。光優(yōu)選在向漫射器48的方向上反射，以便最大化提供給漫射器48的總光量。這方面，反射器64促進(jìn)漫射器48的均質(zhì)照明，其中光基本均勻分布在整個(gè)漫射器上。而且，反射器64通過以消除漫射器48中陰影、亮斑和/或熱斑發(fā)生的方式反射光為漫射器48服務(wù)。反射器64可固定或臨時(shí)安裝在檢測夾具12的外殼14上。反射器64可設(shè)置在光源54的后面，并可在外殼14的上面板和下面板16之間延伸，如圖4中最佳看到的那樣。在一個(gè)實(shí)施例中，反射器64可由金屬材料片組成，其固定安裝在光夾具58上和/或形成匹配漫射器48輪廓和/或光源54的弓形，如圖3所示。此外，反射器64優(yōu)選與發(fā)光元件56以稍微隔開的關(guān)系設(shè)置，從而最大化反射的光量，該反射光引導(dǎo)至漫射器48。如可理解的那樣，反射器64可包括任何合適反射材料，并可以許多不同結(jié)構(gòu)配置，包括但不限于紙片、塑料片、金屬片，或其中的組合。此外，反射器64可配置為任何合適反射顔色或 漆面的漆層。而且，反射器64可僅由應(yīng)用于光夾具58的反射涂層或處理和/或設(shè)置在與 漫射器48相對的透明物質(zhì)104的側(cè)面108上的背襯(backing)組成。還參考圖3-5，其示出漫射器48，該漫射器優(yōu)選設(shè)置在光源54和透明物質(zhì)104之間，且其輪廓或形狀可與透明物質(zhì)104互補(bǔ)，從而促進(jìn)當(dāng)有圖像記錄設(shè)備22觀看或成像時(shí)均勻背光照明。為此，漫射器48可由具有所需透射率的合適玻璃和/或聚合物材料制造。漫射器48可經(jīng)熱處理從而在將漫射器48形成為相對小半徑的曲率時(shí)，避免裂紋和/或裂隙，相對小半徑曲率是符合具有緊曲率，如小尺寸高速飛機(jī)的飛機(jī)100座艙蓋112和擋風(fēng)玻璃110的某些透明物質(zhì)104要求的。在所需半徑形成之前熱處理漫射器408也是防止漫射器向更平或更大半徑回彈或蠕變必須的。為此，漫射器48可提供有漫射器框架50從而保持漫射器48的曲率。漫射器框架50可具有任何構(gòu)造，包括但不限于金屬和/或聚合物構(gòu)造，但其他材料可用于形成漫射器框架50從而保持漫射器48的曲率。這方面，考慮了漫射器48可固定到外殼14的每個(gè)上下面板16中形成的切ロ 18，以便保持漫射器48的位置和曲率。雖然示為具有獨(dú)有彎曲構(gòu)型，但漫射器48可以復(fù)雜或有輪廓形狀形成。例如，為了檢查彎曲飛機(jī)100座艙蓋112，如圖I所示，對于給定的材料成分和厚度，漫射器48可在復(fù)合彎曲形狀中形成，并取決于最小可允許彎曲半徑，并可要求熱處理從而將漫射器48形成為小半徑座艙蓋112。漫射器48可配置為材料片，如能夠透射所需百分比光的聚合物材料。例如，漫射器48可配置成透射約25-75%的光,如由光源54發(fā)出的光和/或反射器64反射的光。在進(jìn)ー步實(shí)施例中，漫射器48可配置成透射至少約50%由光源54發(fā)出和/或反射器64反射的光。然而，漫射器48可經(jīng)配置透射任何量的光。關(guān)于漫射器48的材料，可使用熱塑透明材料片，如丙烯酸，但其他聚合成分包括但不限于聚碳酸酯也可使用。更進(jìn)一歩，考慮了漫射器48可由具有適當(dāng)漫射特性的玻璃制造，以便在整個(gè)漫射器48的區(qū)域上均勻分布光。然而，由于相對易于將聚合物片形成為復(fù)雜或有輪廓的旋轉(zhuǎn)，所以優(yōu)選聚合物成分。這方面，漫射器48可由具有合適范圍的光透射率的材料制造或構(gòu)造，該透射率足夠均勻照明透明物質(zhì)104的觀察部分122，其也消除漫射器48中亮斑。在一個(gè)實(shí)施例中，漫射器48可配置為Plexiglas片，其厚度范圍在約O. 30到O. 25英寸之間，但也可使用任何合適厚度。一般地，片厚度優(yōu)選保持在最小值，從而當(dāng)形成輪廓時(shí)減小漫射器48中彎曲應(yīng)力，且最小化漫射器48的熱處理量，這是減小或除去殘余應(yīng)カ必須的，該殘余應(yīng)カ否則會(huì)使漫射器48回彈到其初始平面或平坦形狀。例如，漫射器48可提供為O. 63英寸厚的材料片，其具有足夠的光透射率，同時(shí)最小化形成有輪廓形狀的漫射器48所要求的熱處理程度。然而，可用性和/或承包可規(guī)定更大的材料厚度，如O. 118英寸厚Plexiglas片，其可提供為在上下面板16之間和外殼14相對側(cè)之間連續(xù)延伸的長度和寬度，從而避免透明物質(zhì)104被照亮的背景中的不連續(xù)性或中斷。在所示實(shí)施例中，其中透明物質(zhì)104包括飛機(jī)100擋風(fēng)玻璃110,漫射器48可作為Plexiglas片提供,該P(yáng)lexiglas片具有O. 118英寸的厚度和適當(dāng)?shù)拈L度和寬度(如6英尺乘8英尺)，從而為透明物質(zhì)104提供連續(xù)背景。Plexiglas的可見光透射率為50%，但漫射器48可由具有任何光透射率的 任何材料構(gòu)造。參考圖4-5,其不出漫射器48,該漫射器固定安裝在外殼14上并優(yōu)選相對光源54隔開設(shè)置，由漫射器間隙52所示。這方面，漫射器48優(yōu)選與光源54隔開，從而避免過度加熱，這會(huì)損壞漫射器48和/或透明物質(zhì)104。而且，將漫射器48與光源54隔開可消除漫射器48中發(fā)生亮斑。在一個(gè)實(shí)施例中，漫射器48可與光源54以約I英寸的漫射器間隙52隔開，但漫射器48和光源54可以任何尺寸的漫射器間隙52隔開。下面參考圖2、3和5，其示出包括一個(gè)或更多互連上下面板16的垂直框架元件20的外殼14。外殼14可經(jīng)配置以相對彼此固定或可調(diào)節(jié)方式安裝光源54、漫射器48和/或反射器64。在外殼14的實(shí)施例中，光夾具58的上下端可安裝到面板16上,如通過機(jī)械固定、粘接或其他合適方法。類似地，反射器64和/或漫射器48可沿在面板16中形成的切ロ 18安裝到面板16上，如圖3中最佳示出。外殼14可配置為部分封閉的構(gòu)型，以便能夠接觸外殼14的內(nèi)部，如接觸光夾具58或電氣布線，以便從電源(未示出)提供功率給光夾具58。也可提供線路輸送電カ至圖像記錄設(shè)備22，和/或處理器或控制器，如可用于控制圖像記錄設(shè)備22的個(gè)人計(jì)算機(jī)或膝上型計(jì)算機(jī)。外殼14可選包括一個(gè)或更多用于提供電カ至輔助元件的電カ出口 84。此外，ー個(gè)或更多開關(guān)86可包括在外殼14的外部上，以便激活光源54和/或用于激活或提供功率給圖像記錄設(shè)備22。例如，檢測夾具12可包括安裝在外殼14上的開關(guān)86對，用于激活照明元件56的不同部分。一個(gè)開關(guān)86可適于激活外殼14左側(cè)上的照明元件56，同時(shí)其他光開關(guān)86可適于激活外殼14右側(cè)上的照明元件56。雖然所示的具有在上下面板16中帶切ロ 18的一般直角形狀，外殼14可配置為多種替換構(gòu)型且不限于所示結(jié)構(gòu)。例如，考慮了外殼14可制造為安裝發(fā)光元件56、反射器64和/或漫射器48的半硬殼構(gòu)造結(jié)構(gòu)或作為管狀元件布局。此外，考慮外殼14可裝配有輪子78，以便促進(jìn)輸運(yùn)到不同位置，如在組裝或維護(hù)設(shè)施中。再參考圖2-5，其示出用于以相對彼此成固定關(guān)系安裝透明物質(zhì)104和圖像記錄設(shè)備22的透明物質(zhì)夾具70。透明物質(zhì)夾具70可相對漫射器48設(shè)置，以便整個(gè)觀察部分122上的任何點(diǎn)在通過圖像記錄設(shè)備22觀察時(shí)具有漫射器48在背景中。更特別地，圖像記錄設(shè)備22，透明物質(zhì)104和漫射器48經(jīng)配置和/或設(shè)置，以便從圖像記錄設(shè)備22衍射并通過觀察部分122中任何點(diǎn)的矢量34與漫射器48相交或碰撞。由于漫射器48的均勻照明，缺陷檢測系統(tǒng)10適于促進(jìn)記錄詳細(xì)的透明物質(zhì)104觀察部分122的照片和/或視頻圖像。利用均勻照明的漫射器48實(shí)現(xiàn)透明物質(zhì)104的背景照明促進(jìn)照明對激光驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)不可見的相對小缺陷106。而且，透明物質(zhì)夾具70優(yōu)選設(shè)置圖像記錄設(shè)備22，以便透鏡26可捕獲透明物質(zhì)104極上部邊緣124和極下部邊緣126的詳細(xì)圖像，以及在透明物質(zhì)104的相對側(cè)邊緣128的詳細(xì)圖像。例如，在圖2示出的飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110中，擋風(fēng)玻璃110的鼻形件130定義上部邊緣124，而拱形元件120定義擋風(fēng)玻璃110的下部邊緣126。極限相対的側(cè)邊緣128是由拱形元件120和透明物質(zhì)框架116相交定義的。雖然透明物質(zhì)104示為飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110，這里公開的缺陷檢測系統(tǒng)10可適于檢測任何尺寸、形狀和構(gòu)型的任何透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷106。而且，這里公開的缺陷檢測系統(tǒng)10不限于檢查具有輪廓或彎曲形狀的透明物質(zhì)104。例如，考慮了缺陷檢測系統(tǒng)10，且更特別地，漫射器48可適于促進(jìn)光學(xué)檢查一般為平面的、平坦的或稍微彎曲的透明物質(zhì)104，以便漫射器48可以平面形狀提供。類似地，對于平面透明物質(zhì)104，反射器64 和/或光源54也可配置成與漫射器48互補(bǔ)。而且，雖然檢測夾具12照明相對圖像記錄設(shè)備22固定安裝的透明物質(zhì)104，考慮了圖像記錄設(shè)備22可安裝到外殼14上。類似地，檢測夾具12可一起被消除，且透明物質(zhì)104可簡單相對漫射器48和圖像記錄設(shè)備22設(shè)置，以便任何通過圖像記錄設(shè)備22的透鏡26并延伸通過透明物質(zhì)104的觀察部分122的矢量34與漫射器48碰撞或相交。這方面，如圖4和5所示的矢量表示通過具有給定視場的給定透鏡的可見程度。參考圖4，透明物質(zhì)夾具70可配置，以便圖像記錄設(shè)備22可安裝到照相機(jī)安裝座(mount) 42上?？稍O(shè)置圖像記錄設(shè)備22，以便透鏡26的光軸28近似位于沿透明物質(zhì)104高度的中間，以便促進(jìn)以足夠的分辨率檢查觀察部分122的極限上部邊緣124和下部邊緣126。這方面，圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選提供有垂直視場30，其包圍上部邊緣124和下部邊緣126。如從圖4中看到的那樣，從透鏡26延伸并通過觀察部分122的上部邊緣124和下部邊緣126的矢量34與漫射器48相交。如可理解的那樣，由水平取向的光軸28相交的透明物質(zhì)104的區(qū)域相比透明物質(zhì)104的剰余部分，可以最優(yōu)水平的分辨率成像。如圖4所示的圖像記錄設(shè)備22的垂直視場30被指示為約175°，這是由于合作支撐圖像記錄設(shè)備22的偏移臂36和垂直臂38干擾導(dǎo)致的。然而，垂直視場30可延伸通過180°，但圖像記錄設(shè)備22可定義其他值的視場。參考圖5，圖像記錄設(shè)備22也定義水平視場32，其根據(jù)透鏡26的焦距長度可延伸180°或更大。然而，根據(jù)圖像記錄設(shè)備22的旋轉(zhuǎn)能力，圖像記錄設(shè)備22繞旋轉(zhuǎn)88的軸沿旋轉(zhuǎn)90的方向旋轉(zhuǎn)會(huì)增加水平視場32到360°并稍微超出。對于圖5中示出的透明物質(zhì)104的構(gòu)型，圖像記錄設(shè)備22沿旋轉(zhuǎn)90的方向的總旋轉(zhuǎn)可限制在225°。圖像記錄設(shè)備22這樣受限的旋轉(zhuǎn)結(jié)合合適魚眼透鏡26的靜態(tài)180°視場可足夠捕獲整個(gè)觀察部分122，其在透明物質(zhì)104的相對側(cè)上透明物質(zhì)框架116之間延伸。隨著旋轉(zhuǎn)360° ,圖像記錄設(shè)備22將提供基本球形視場。圖像記錄設(shè)備22也可適于平移從而成像所需物體。例如，圖像記錄設(shè)備22可適于垂直、水平、對角或其中任何組合方式移動(dòng)，以便記錄物體，如透明物質(zhì)104。類似地，圖像記錄設(shè)備22可適于結(jié)合旋轉(zhuǎn)平移，以便促進(jìn)物體的成像，如透明物質(zhì)104。這方面，圖像記錄設(shè)備22可適于在其他物體的透明物質(zhì)104的成像過程中，以任何方式移動(dòng)，包括旋轉(zhuǎn)、平移、傾斜和滾動(dòng)、以及其他運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)組合。例如，為了成像相對大高度且窄寬度的物體，圖像記錄設(shè)備22可適于在物體高速成像過程中垂直平移，如從物體的底部到物體的頂部。對于具有相對大寬度但小高度的相對平坦物體，圖像記錄設(shè)備22可適于在高速成像過程中從物體一端到相對端水平平移。而且，對于在透鏡26的最大視場外部的物體，要求遞增成像步驟的組合以捕獲整個(gè)物體，然后后處理從而將多個(gè)圖像縫合到一起從而形成單個(gè)全景圖像。圖像記錄設(shè)備22可配置為任何足夠高分辨率的設(shè)備，且其可繞軸旋轉(zhuǎn)。例如，圖像記錄設(shè)備22可配置為全景照相機(jī)24,如可從加利福尼亞的Van Nuys的Panoscan公司商業(yè)購得的全景照相機(jī)，其已知為Panoscan MK-3照相機(jī)。當(dāng)裝配廣角透鏡26時(shí)，圖像記錄設(shè)備22能夠記錄透明物質(zhì)104的360°全景圖像。當(dāng)圖像與已知的無這類缺陷106的基線圖像相比時(shí)，檢測光學(xué)缺陷106，如碳顆?？芍饌€(gè)像素精確定位。無缺陷基線圖像可通 過掃描漫射器48且使用與記錄透明物質(zhì)104圖像相同的光源54、漫射器48和/或反射器 64記錄，其中圖像記錄設(shè)備22具有相同的透鏡26。存儲(chǔ)的或?qū)崟r(shí)基線圖像可逐個(gè)像素與存儲(chǔ)的或?qū)崟r(shí)檢查的透明物質(zhì)104的圖像比較，從而檢測和記錄潛在光學(xué)缺陷106的位置和尺寸。圖像記錄設(shè)備22可包括任何合適的靜止照相機(jī)24或視頻照相機(jī)24以及任何數(shù)字或模擬照相機(jī)24，并可裝配有具有任何焦距長度的任何透鏡26。而且，圖像記錄設(shè)備22不限于被安裝在可旋轉(zhuǎn)底座(base) 40上，但可配置為多個(gè)照相機(jī)24從而整體記錄透明物質(zhì)104或其他物體的圖像。更進(jìn)一歩，圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選設(shè)置，以便光學(xué)軸28沿上部邊緣124和下部邊緣126之間(S卩，從鼻形件130到弓形元件120)的透明物質(zhì)104的高度近似中間設(shè)置。然而，圖像記錄設(shè)備22也可以是高度可調(diào)的，從而允許掃描透明物質(zhì)104和大于可被透鏡26的垂直視場30包圍的其他物體。例如，圖像記錄設(shè)備22可設(shè)置在上部位置和下部位置(未示出)，從而允許透明物質(zhì)104上部全景圖像的記錄，然后是全景成像透明物質(zhì)104的下部，此后，透明物質(zhì)104圖像可通過將圖像在每個(gè)位置縫合到一起組合。調(diào)節(jié)圖像記錄設(shè)備22的能力可増加透明物質(zhì)104在上部位置和下部位置的圖像的分辨率。還參考圖4-5，圖像記錄設(shè)備22可利用照相機(jī)安裝座42安裝到透明物質(zhì)夾具70上，圖中示出為安裝在安裝板72上。圖像記錄設(shè)備22的底座40可包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于促進(jìn)圖像記錄設(shè)備22繞旋轉(zhuǎn)88軸的旋轉(zhuǎn)。如前面所述，可安裝圖像記錄設(shè)備22，以便透鏡26的光學(xué)中心與旋轉(zhuǎn)88的軸一致，如圖5所示，以便在圖像記錄設(shè)備22繞旋轉(zhuǎn)88的軸旋轉(zhuǎn)的過程中，光學(xué)中心基本靜止。然而，圖像記錄設(shè)備22可配置以便光學(xué)中心在圖像記錄設(shè)備22旋轉(zhuǎn)的過程中旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施例中，圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選具有足夠記錄整個(gè)透明物質(zhì)104的觀察部分122上缺陷106的分辨率，該缺陷的寬度至少約為O. 010英寸。例如，根據(jù)照相機(jī)24的角度旋轉(zhuǎn)，照相機(jī)24可具有高達(dá)至少約9000像素的垂直分辨率和至少約65000像素的水平分辨率。然而，圖像記錄設(shè)備22可提供有足夠記錄給定尺寸缺陷106的任何分辨率。理想地，圖像記錄設(shè)備22配置為數(shù)字照相機(jī)24，以便允許生成缺陷106尺寸和位置的數(shù)字記錄以及識別尺寸小到約O. 30英寸，且更優(yōu)選約O. 10英寸或更小缺陷106的能力。例如，圖像記錄設(shè)備22可具有足夠記錄O. 005英寸或更小缺陷106的分辨率。此外，攝像機(jī)24優(yōu)選提供為高速數(shù)字?jǐn)z像機(jī)24從而減小掃描和記錄大透明物質(zhì)104圖像要求的時(shí)間量。有利地，缺陷檢測系統(tǒng)10促進(jìn)照明和檢測缺陷106，該缺陷對缺陷106記錄的激光驅(qū)動(dòng)激光不可見。而且，漫射器48的輪廓或形狀與透明物質(zhì)104的輪廓互補(bǔ)促進(jìn)沿透明物質(zhì)104的極限上部邊緣和下部邊緣124、126和其間，以及沿相對側(cè)邊緣128和其間的可靠、精確檢測相對小的光學(xué)缺陷106。還參考圖4-5，透明物質(zhì)夾具70經(jīng)配置支撐透明物質(zhì)104，以便透明物質(zhì)104 —般垂直取向，以便在上部邊緣和下部邊緣124、126平衡從照相機(jī)24到透明物質(zhì)24的距離。以該方式，觀察部分122的上部和下部邊緣124、126可以一般同等水平的分辨率成像。理想地，透明物質(zhì)104也優(yōu)選安裝在透明物質(zhì)夾具70上，以便透明物質(zhì)104相對漫射器48平行或?qū)R取向，以便透明物質(zhì)104的觀察部分122通常為勻質(zhì)的或基本均勻地被漫射器48照明。如上所述，透明物質(zhì)104相對照相機(jī)24和漫射器48的定位是優(yōu)選，但非任意的，以便對于從透鏡26伸出或延伸并然后通過透明物質(zhì)104的觀察部分122的任何位置的任何矢量34，其與漫射器48碰撞或相交。為此，透明物質(zhì)104可安裝在一對墊塊(shim block)76上或其他合適的高度可調(diào)機(jī)構(gòu)上，以便促進(jìn)透明物質(zhì)104 —般垂直取向。透明物質(zhì)104可用穿過透明物質(zhì)安裝孔118插入到透明物質(zhì)框架116的臨時(shí)機(jī)械扣件74固定到透明物質(zhì)夾具70上。雖然透明物質(zhì)104在圖5中示出為通過一對臨時(shí)機(jī)械扣件74，如Cleco扣件固定到透明物質(zhì)夾具70上,但可提供任何數(shù)目的機(jī)械扣件74和關(guān)聯(lián)的夾叉(bracketry),以便固定透明物質(zhì)104從而防止檢查過程中的運(yùn)動(dòng)。例如，第三機(jī)械扣件74可延伸通過透明物質(zhì)104的頂冠(crest)上弓形元件120中一個(gè)或更多透明物質(zhì)安裝孔118，如圖4最佳示出的那樣。然而，透明物質(zhì)104可支撐在透明物質(zhì)夾具70上，而無需機(jī)械或其他附屬裝置輔助。透明物質(zhì)夾具70示為包括ー組互連ー組水平取向的水平面板82的垂直框架80。然而，透明物質(zhì)夾具70可以多種適于固定圖像記錄設(shè)備22和透明物質(zhì)104到透明物質(zhì)夾具70的替換結(jié)構(gòu)配置。此外，透明物質(zhì)夾具70可裝配有輪子78或其他機(jī)構(gòu)從而促進(jìn)透明物質(zhì)104相對檢測夾具12的運(yùn)動(dòng)。然而，如上所述，透明物質(zhì)104可安裝到檢測夾具12上，以便透明物質(zhì)夾具70可省略。應(yīng)該指出，雖然透明物質(zhì)夾具70示出升起(nose-up)構(gòu)型的透明物質(zhì)104,透明物質(zhì)104可以足夠允許圖像記錄設(shè)備22成像透明物質(zhì)104的替換取向來取向。而且，缺陷檢測系統(tǒng)10可以任意構(gòu)型配置，其中數(shù)字照相機(jī)24可利用繞旋轉(zhuǎn)88垂直取向的軸和/或繞旋轉(zhuǎn)水平取向的軸或繞在其他方向取向的軸旋轉(zhuǎn)記錄透明物質(zhì)104的圖像。而且，缺陷檢測系統(tǒng)10沒有被構(gòu)造成局限于一次檢查單個(gè)透明物質(zhì)104，而是可以配置為在單次成像操作中檢查多個(gè)(即，兩個(gè)或更多)透明物質(zhì)104或其他物體。雖然上面參考檢查透明物質(zhì)104描述，但也考慮了缺陷檢測系統(tǒng)10可用于檢查非透明物體或不能通過可見光的物體。這方面，圖像記錄設(shè)備22可用來記錄具有彎曲形狀物體的全景圖像。參考圖6中示出的流程圖，并參考圖1-5，其示出記錄透明物質(zhì)104圖像的方法。如上所述，透明物質(zhì)104可包括由透明物質(zhì)框架116限定的觀察部分122。該方法可包括步驟200，步驟200包括在透明物質(zhì)104附近定位光源54。如前面所述，光源54可以多種替換結(jié)構(gòu)配置，包括但不限于以彼此隔開、平行取向的拱形布置的熒光燈62組。光源54可相對透明物質(zhì)104隔開的布局設(shè)置，從而避免過度輻射熱透明物質(zhì)104。步驟202可包括發(fā)射來自光源54的光，以便光入射到漫射器48上。反射器64可包括在光源54后面，如圖3-5所示，以便增加入射到漫射器48上的光量和/或強(qiáng)度。如上所述，反射器64優(yōu)選經(jīng)配置以下面的方式反射或重新引導(dǎo)光到漫射器48上，即避免漫射器48的陰影或不均勻照明，并提供均勻照明的背景，圖像記錄設(shè)備22可對著該背景對透明物質(zhì)104成像。為了避免漫射器48中過量熱累積，漫射器48可以與光源54以漫射器間隙52定義的距離隔開，如圖4-5所示。漫射器48與光源54的間隔進(jìn)一步通過消除漫射器48中陰影、熱斑和/或亮斑而促進(jìn)漫射器48基本均勻的照明。步驟204包括漫射光到漫射器48上，以便光基本均勻地漫射或分布在整個(gè)漫射器48上，以便透明物質(zhì)104均勻地成像。在優(yōu)選但可選實(shí)施例中，漫射器48可經(jīng)配置透射約50%的光源54發(fā)出的光，但漫射器48可經(jīng)配置透射充分照明或背光照明透明物質(zhì)104的任何量的光。漫射器48可由多種不同材料形成，包括但不限于聚合物材料，如丙烯酸或 Plexiglas片,但也可使用任何材料。該材料優(yōu)選被選擇來提供所需的光透射特征。漫射器48可選形成為材料組合，或形成為經(jīng)配置為觀察透明物質(zhì)104提供均勻照明背景的組件。步驟206包括在與漫射器48相対的透明物質(zhì)104的側(cè)邊108上設(shè)置圖像記錄設(shè)備22，以便通過任何部分的觀察部分122的矢量34與漫射器48相交或碰撞，如圖4_5所示。這方面，漫射器48優(yōu)選具有與透明物質(zhì)104輪廓互補(bǔ)的輪廓，以便整個(gè)觀察部分122被漫射器48均勻背光照亮。類似地，優(yōu)選設(shè)置光源54和/或反射器64以便通過透鏡26可觀察的觀察部分122的任何區(qū)域被漫射器48的均勻照明區(qū)域背光照亮，包括漫射器48的周邊(perimeter edge)背光照明。為此，漫射器48的尺寸比透明物質(zhì)104的大。記錄透明物質(zhì)104圖像的方法可包括在合適位置定位圖像記錄設(shè)備22，從而最大化所有區(qū)域透明物質(zhì)104的分辨率。例如，圖像記錄設(shè)備22可沿透明物質(zhì)104的高度中間設(shè)置，從而平衡上部邊緣和下部邊緣124、126之間的分辨率。圖像記錄設(shè)備22可設(shè)置在平衡透明物質(zhì)104的側(cè)邊緣128處分辨率的位置。圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選這樣設(shè)置，即當(dāng)圖像記錄設(shè)備22靜止時(shí)，至少部分觀察部分122可在透鏡26的視場30、32內(nèi)被捕獲。對于具有通常在視場30、32外部的相對大透明物質(zhì)104 (即，當(dāng)照相機(jī)24靜止吋)，整個(gè)觀察部分122的成像可在記錄圖像時(shí)要求移動(dòng)圖像記錄設(shè)備22。對于圖4中示出的透明物質(zhì)，觀察部分122的上部和下部邊緣124、126落入圖像記錄設(shè)備22的垂直視場30內(nèi)。然而，如圖5所示，觀察部分122的側(cè)邊緣128在視場30、32的外部(即，當(dāng)照相機(jī)24靜止吋)，且因此，圖像記錄設(shè)備22的運(yùn)動(dòng)被要求從ー個(gè)側(cè)邊緣128到相對側(cè)邊緣128成像整個(gè)觀察部分122。對于有輪廓彎曲透明物質(zhì)104，步驟208可包括繞旋轉(zhuǎn)88的軸旋轉(zhuǎn)圖像記錄設(shè)備22,同時(shí)記錄觀察部分122的圖像,如圖5所不。然而，圖像記錄設(shè)備22可以任何合適方式移動(dòng)，以便成像整個(gè)觀察部分122。圖像記錄設(shè)備22的運(yùn)動(dòng)可包括平移、旋轉(zhuǎn)、滾動(dòng)、傾斜或其他運(yùn)動(dòng)和其中的組合。圖像記錄設(shè)備22的運(yùn)動(dòng)可進(jìn)ー步包括圖像記錄設(shè)備22繞旋轉(zhuǎn)至少ー個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，如圖4中示出的旋轉(zhuǎn)軸88，其被示為旋轉(zhuǎn)88的垂直軸。然而，圖像記錄設(shè)備22可繞旋轉(zhuǎn)的其他軸旋轉(zhuǎn)。此外，圖像記錄設(shè)備可結(jié)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平移，同時(shí)記錄圖像。如前面所述，透明物質(zhì)104的不同區(qū)域的多個(gè)圖像可縫合到一起，或拼裝形成透明物質(zhì)104的單個(gè)復(fù)合或全景圖像。
如上所述，漫射器48可具有優(yōu)選但可選與透明物質(zhì)104的輪廓互補(bǔ)形成的輪廓。圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選相對透明物質(zhì)104和漫射器48設(shè)置，以便圖像記錄設(shè)備22繞旋轉(zhuǎn)88的軸的旋轉(zhuǎn)允許從透鏡26到上部邊緣和下部邊緣124、126之間的透明物質(zhì)104的距離的最小變化，以便圖像質(zhì)量(即，分辨率)基本等于上部邊緣和下部邊緣124、126。類似地，圖像記錄設(shè)備22優(yōu)選相對透明物質(zhì)104設(shè)置，以便在相對側(cè)邊緣128的分辨率基本相等。然而，考慮了圖像記錄設(shè)備22可相對透明物質(zhì)104設(shè)置，以便在透明物質(zhì)104的某些區(qū)域的分辨率相比其他區(qū)域較高。光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)10優(yōu)選設(shè)置成允許在透明物質(zhì)104的整個(gè)觀察部分122上記錄寬度至少約為O. 010英寸或更小的缺陷。為此，圖像記錄設(shè)備22可配置為數(shù)字照相機(jī)24，以便可定位和記載缺陷106的數(shù)字記錄。參考圖27A-27B，并參考圖7-26C，其示出檢測透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷162的方法。如前面指出的那樣，透明物質(zhì)104包括觀察部分122，其可包括基本未被透明物質(zhì)框架116和/或弓形元件120阻擋的透明物質(zhì)104的澄清或透明部分，如圖4-5所示。有利地，所公開的方法提供在逐個(gè)像素基礎(chǔ)上分析透明物質(zhì)104的圖像文件和檢測透明物質(zhì)104中多種不透明和/或半透明缺陷或物質(zhì)的過程，包括但不限于可嵌入透明物質(zhì)104的碳顆粒 缺陷。而且，這里公開的方法提供生成關(guān)于透明物質(zhì)104內(nèi)這類光學(xué)缺陷162的尺寸、形狀和/或位置的詳細(xì)信息的方法。而且，本公開描述了在最優(yōu)成像設(shè)定下，掃描透明物質(zhì)104圖像文件中候選缺陷160的自動(dòng)化方法，以便提供檢測和分類這類光學(xué)缺陷162的方法。參考圖27A-27B，方法的步驟300可初始包括相對要成像的透明物質(zhì)104優(yōu)化圖像記錄設(shè)備22的設(shè)定(圖7)。例如，照相機(jī)設(shè)定，如F設(shè)定(S卩，f光闌)，ISO設(shè)定(即膠片速度)、以及色彩設(shè)定(即，紅色、緑色、藍(lán)色)可根據(jù)透明物質(zhì)104的色調(diào)調(diào)節(jié)(圖7)。F設(shè)定可調(diào)節(jié)從而控制到達(dá)照相機(jī)24的傳感器的光量。例如，上述可從Panoscan公司得到的全景照相機(jī)24可調(diào)節(jié)，以便F設(shè)定等于30，以便允許足夠的光實(shí)現(xiàn)透明物質(zhì)104內(nèi)缺陷的檢測。類似地，ISO設(shè)定或膠片速度可根據(jù)要成像的透明物質(zhì)104和照明環(huán)境調(diào)節(jié)。ISO設(shè)定可調(diào)節(jié)約小于400，從而補(bǔ)償透明物質(zhì)104的滋潤平均色調(diào)，但I(xiàn)SO設(shè)定可調(diào)節(jié)為任意值。類似地，紅色(R)、緑色(G)和藍(lán)色(B)中每ー種的色彩設(shè)定可根據(jù)透明物質(zhì)104的色調(diào)設(shè)定。設(shè)定可根據(jù)透明物質(zhì)104的成分改變。例如，飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110可由多層丙烯酸、聚氨酯、聚碳酸酯和ー個(gè)或更多涂層組成，所有這些都影響圖像記錄設(shè)備22的設(shè)定。還參考圖27A-27B，步驟302可包括記錄透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像150。圖6示出記錄透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像150的方法，如上面更詳細(xì)的描述。最終數(shù)字圖像150文件可通過以與圖7所示的方式掃描圖像記錄設(shè)備22記錄，如圖2-5所示，以便生成圖8中示出的數(shù)字圖像150。如圖8所示，數(shù)字圖像150可由多個(gè)RGB (B卩，原色)格式的圖像像素152組成。然而，在圖27A的步驟304中，數(shù)字圖像150可轉(zhuǎn)換為灰度格式。在缺陷檢測方法的實(shí)施例中，色彩數(shù)字圖像150可用合適軟件包轉(zhuǎn)換為灰度格式。數(shù)字圖像150文件可8位每采樣像素存儲(chǔ)，從而提供如圖27A中步驟306確定的圖像像素152的256灰度強(qiáng)度(即，灰色陰影)。圖10示出圖像像素152的相對灰度表，其包括8位系統(tǒng)中，從黑色的I-O的強(qiáng)度水平到白色的最大灰度強(qiáng)度1-255。然而，其他文件格式包括但不限于16位格式，也可以這里公開的缺陷檢測方法實(shí)施。
如圖8中可以看出，圖像記錄設(shè)備22捕獲透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像，該透明物質(zhì)安裝在透明物質(zhì)框架116內(nèi)并由弓形元件120在下部邊緣126限定邊界，且具有向上超透明物質(zhì)104的鼻形件130延伸的相對側(cè)邊緣128?？蚣芸啥x透明物質(zhì)122的觀察部分122的周邊136。圖8還示出幾個(gè)候選缺陷160，其可包括在透明物質(zhì)104中且可在透明物質(zhì)104成像過程中被記錄。這樣的候選缺陷160可識別為光學(xué)缺陷162。如前面所示，這樣的光學(xué)缺陷162可包括任何數(shù)目的多種不同類型缺陷，包括但不限于嵌入在透明物質(zhì)104中的顆粒物質(zhì)，如碳顆粒。然而，任何數(shù)目的不同類型缺陷可發(fā)生在透明物質(zhì)104中，并可由本發(fā)明方法檢測。本公開可額外促進(jìn)透明物質(zhì)104中非顆粒缺陷的檢測。例如，所公開的方法可適于確定透明物質(zhì)104的霧霾(haze)和/或光透射率。如本領(lǐng)域已知，霧霾通常包括光散射通過透明物質(zhì)104，其可減小可通過透明物質(zhì)104觀察的物體的對比。光透射率可定義為可通過透明物質(zhì)104的光量相對入射到透明物質(zhì)104上光量的測度。根據(jù)數(shù)字圖像150的逐個(gè)像素分析，這里公開的設(shè)備和方法實(shí)施例可促進(jìn)霧霾、 光透射率和透明物質(zhì)104不同的其他光學(xué)因子的測量。這方面，圖像文件可以色彩文件(即，RGB格式)分析，從而促進(jìn)這類光學(xué)參數(shù)的測量。為了檢測缺陷，如通常為黑色的碳顆粒，數(shù)字圖像150可從彩色格式轉(zhuǎn)換為灰度格式，如上所述，以便減小計(jì)算強(qiáng)度。參考圖8-10，圖27A-27B中公開的方法步驟308包括檢測透明物質(zhì)104的周邊136。周邊136的檢測可通過選擇觀察部分122的預(yù)定周邊138和/或通過逐個(gè)像素分析圖像像素152執(zhí)行。然而，周邊136的檢測可通過使用任何合適邊緣檢測技術(shù)執(zhí)行。關(guān)于通過選擇預(yù)定周邊138檢測周邊136，方法可包括使用前面定義的觀察部分122的周邊136的位置坐標(biāo)。參考圖8中數(shù)字圖像150，觀察部分122的周邊136可定義為該部分透明物質(zhì)104，其從透明物質(zhì)框架116過渡到透明物質(zhì)104—般透明的觀察部分122。這方面，預(yù)定的周邊138可通過變換透明物質(zhì)104的三維文件為兩維投影確定，該兩維投影可關(guān)聯(lián)到圖像記錄設(shè)備22記錄的全景數(shù)字圖像150。對于相對簡單的幾何構(gòu)型，如圖1-5中示出的飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110的直立圓錐，透明物質(zhì)104的觀察部分122的周邊136可通過幾何構(gòu)型從三維投影到與數(shù)字圖像150相對緊密匹配的兩維投影確定?？商鎿Q地，步驟308中觀察部分122的周邊136的檢測可包括逐個(gè)像素分析數(shù)字圖像150的圖像像素152，其中相對均勻的灰度過渡可相應(yīng)于周邊136的檢測。例如，參考圖9，其示出包括多個(gè)圖像像素152的數(shù)字圖像150的一部分，其中每個(gè)圖像像素152具有灰度強(qiáng)度?？珙A(yù)定系列(即數(shù)量)像素的鄰近像素灰度相對均勻的變化(即，強(qiáng)度梯度)可相應(yīng)于透明物質(zhì)104的觀察部分122的周邊136。在圖9示出的非限制性例子中，該部分?jǐn)?shù)字圖像150的左手側(cè)包括灰度為I-O的像素，且其沿從圖9中該部分?jǐn)?shù)字圖像150左手側(cè)向圖9中該部分?jǐn)?shù)字圖像150的右手側(cè)的方向以相對均勻的方式増加梯度值1-10。相比，鄰近圖像像素152的灰度不均勻或突變可以是缺陷指示，如碳顆粒，而非觀察部分122的周邊136的指示。在進(jìn)ー步的非限制性例子中，沿灰度強(qiáng)度在1-200的系列像素的灰度變化突變到個(gè)位數(shù)(即，1-0)，灰度強(qiáng)度可用是缺陷的表示且不必表示透明物質(zhì)104的周邊136。這方面，方法考慮了檢測周邊136的參數(shù)調(diào)節(jié)或選擇，如在周邊136的檢測過程中調(diào)節(jié)或選擇要考慮數(shù)量的系列像素152。
參考圖11-16，圖27A-27B中方法的步驟310包括檢測觀察部分122中候選缺陷160，以便確定是否這類候選缺陷160定性為光學(xué)缺陷162，或是否候選缺陷160包括圖像缺陷158。這類圖像缺陷158可包括在具有相對低灰度(如1-0)的透明物質(zhì)104的局部區(qū)域中相對小數(shù)目的圖像像素152 (如，小于三個(gè)圖像像素)。這樣的圖像像素152可由圖像像素152包圍，其具有相對高灰度(如，在200內(nèi))。在分析候選缺陷160吋，方法可包括計(jì)算跨數(shù)字圖像150中每個(gè)鄰近圖像像素152對的強(qiáng)度梯度(即，Λ 210)的步驟312 (圖27Α)。例如，對于圖11中示出的數(shù)字圖像150的部分，每個(gè)圖像像素152都具有與其中關(guān)聯(lián)的灰度。如從圖11中看出的那樣，幾個(gè)圖像像素152可具有相對低的灰度并可聚類成ー個(gè)或多個(gè)組。相似組的圖像像素152可分散在整個(gè)透明物質(zhì)104中。根據(jù)數(shù)字圖像150中像素相對彼此的結(jié)構(gòu)，可跨如圖12所示的水平(如，X)和垂直(如，y)方向，或在其他方向上每個(gè)鄰近對的圖像像素152計(jì)算強(qiáng)度梯度。例如，對于灰度為I-O的圖12中的一個(gè)圖像像素152，與其鄰近的四個(gè)圖像像素152具有灰度1-0、1-15、1-240 和 1-15。
參考圖13,方法的步驟314 (圖27A)可包括為姆個(gè)圖像像素152分配梯度值。為每個(gè)圖像像素152選擇的梯度值可包括與每個(gè)圖像像素152關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度的最大絕對值。對于上述例子，圖像像素152可分配四個(gè)鄰近圖像像素152的灰度(1-0、1-15、1-240、1-15)的最大梯度值(B卩，Λ 240)。分配梯度值給像素的替換方法可在X方向中記錄關(guān)聯(lián)的梯度強(qiáng)度，記錄在y方向的梯度強(qiáng)度，且然后分配較大的X方向梯度值和y方向梯度值作為分配給圖像像素152的值。為每個(gè)圖像像素152選擇梯度值后，圖27A的步驟316可包括構(gòu)建由分配給每個(gè)圖像像素152的梯度值組成的梯度圖像154，如圖13所示。圖27A中步驟318包括識別梯度值超過預(yù)定梯度值的圖像像素152。例如，每個(gè)梯度值至少為Λ 100的圖像像素152可識別，且其中的位置可標(biāo)記或標(biāo)注。以該方式，梯度閾值提供識別灰度強(qiáng)度中相對突變的方法，其可相應(yīng)于與觀察部分122的周邊136相対的光學(xué)缺陷162的位置。如可理解的那樣，梯度閾值可設(shè)定為任何適于被檢查的透明物質(zhì)104的理想值。在識別具有超過梯度閾值的梯度值的圖像像素152后，這樣的圖像像素152可指示為候選像素156。候選像素156可包括一個(gè)或更多候選在透明物質(zhì)104中的缺陷160。參考圖14，方法的步驟320 (圖27Β)可包括分類候選缺陷160，其可包括識別在步驟318中指定的每個(gè)候選像素156的位置。作為分類候選缺陷160的一部分，每個(gè)候選像素156的位置可在步驟322中識別(圖27Β)。候選像素156的位置可根據(jù)數(shù)字圖像150的原點(diǎn)和坐標(biāo)系統(tǒng)識別，如圖8所示。還參考圖14，分類操作的步驟324 (圖27Β)可包括基于候選像素156的相對位置聚類或劃分候選像素156為ー個(gè)或更多像素聚類164。例如，圖14示出在步驟318中標(biāo)記或識別的兩組像素作為相對高梯度值的區(qū)域。一旦識別，候選像素156可通過合適聚類技術(shù)在步驟324中聚類。此外，可為候選像素156的每個(gè)像素聚類164定義重心166。以該方式，候選像素156的位置可與相對靠近的其他候選像素156分組。候選像素156的分組或聚類可包括劃分?jǐn)?shù)字圖像150為多個(gè)像素聚類164。圖14示出分離兩個(gè)像素聚類164的劃分168。然而，在透明物質(zhì)104的整個(gè)數(shù)字圖像150上，圖像像素152可包括可聚類成多個(gè)像素聚類164的候選像素156，這些像素聚類可由劃分168分開。在實(shí)施例中，聚類候選像素156的步驟可用k均聚類或利用任何其他合適的聚類技術(shù)執(zhí)行。在k均聚類中，k包括相應(yīng)于k個(gè)聚類的整數(shù)。K值可在起動(dòng)聚類過程之前預(yù)選擇，或k值可指定為至少等于數(shù)字圖像150中的圖像像素152的總量，或任何其他合適值。如圖14所示，每個(gè)像素聚類164可包括與其關(guān)聯(lián)的重心166。重心166可表示包括在像素聚類164內(nèi)的候選像素156的自然中心。方法步驟326 (圖27B)可進(jìn)ー步包括比較每個(gè)像素聚類164中候選像素156的量和像素量閾值，以便確定是否候選缺陷160包括光學(xué)缺陷162或圖像缺陷158。在實(shí)施例中，像素量閾值可選擇為相對小數(shù)目的圖像像素152 (如，超過三個(gè)圖像像素152可定義為光學(xué)缺陷162)。例如,在圖14中,最下一個(gè)像素聚類164包括七個(gè)候選像素152。類似地，上部ー個(gè)像素聚類164包括五個(gè)候選像素156，以便圖14中示出的每個(gè)像素聚類164應(yīng)用示例性像素量閾值定義為光學(xué)缺陷162。相比并參考圖17-20，圖17中示出的部分?jǐn)?shù)字圖像150包括單個(gè)圖像像素152，其具有相對低的灰度強(qiáng)度值(即，1-0)，且其被具有相對高灰強(qiáng)度值(即，1-240)的圖像像素
152包圍。圖17-20中示出的分析該部分?jǐn)?shù)字圖像150的過程類似于上面關(guān)于圖8-16示出的數(shù)字圖像150部分的描述。這方面，該過程包括檢測候選缺陷160的步驟310對圖17中示出的數(shù)字圖像150的部分執(zhí)行，且其導(dǎo)致步驟312中計(jì)算強(qiáng)度梯度，如圖18所示。該過程進(jìn)ー步包括在步驟314中為每個(gè)圖像像素152分配梯度值，如圖19所示，并識別梯度值超過步驟318中梯度閾值的候選像素156，以便標(biāo)記圖20中示出的圖像像素152為高梯度區(qū)域和潛在光學(xué)缺陷162的指示。在上面例子中指出的像素量閾值標(biāo)準(zhǔn)(即，超過三個(gè)圖像像素152定義為光學(xué)缺陷126)中，比較圖20中示出的候選像素156的量導(dǎo)致分類單個(gè)圖像像素152為圖像缺陷158，而非光學(xué)缺陷162。圖20中示出的單個(gè)候選像素156可源自壞像素，這是由于對透明物質(zhì)104成像過程的異常導(dǎo)致的。參考圖15，方法的步驟328(圖27B)可包括確定光學(xué)缺陷162的邊界174(圖16)。這方面，邊界174可利用具有與其關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)輪廓184 (圖15)的能量函數(shù)確定。能量函數(shù)可包括內(nèi)部能量和外部能量。動(dòng)態(tài)輪廓184可以迭代方式在邊界174上收斂，直到內(nèi)部和外部能量函數(shù)的能量被最小化。在實(shí)施例中，能量函數(shù)可通過疊加曲線，如計(jì)算機(jī)生成的曲線170 (即，圓、橢圓、等等)到表示光學(xué)缺陷162的候選像素156聚類而促進(jìn)確定邊界174。計(jì)算機(jī)生成的曲線170可包括控制點(diǎn)172，且一般可表示通過操作控制點(diǎn)172可在光學(xué)缺陷162的邊界174上收斂的閉合輪廓。例如，圖15示出一般為疊加在每個(gè)像素聚類164上的圓形動(dòng)態(tài)輪廓184。在每個(gè)像素聚類164中，動(dòng)態(tài)輪廓184(即圓)的尺寸適于擬合到包括像素聚類164的候選像素156的外緣(outer limit)內(nèi)。動(dòng)態(tài)輪廓184可以預(yù)定方式擴(kuò)展。例如，圖15中上部像素聚類164的動(dòng)態(tài)輪廓184的控制點(diǎn)172可操作，以便維持動(dòng)態(tài)輪廓184的預(yù)定曲率?？商鎿Q地，可選擇動(dòng)態(tài)輪廓184限制包括像素聚類164的候選像素156的外緣。動(dòng)態(tài)輪廓184可以預(yù)定方式減小尺寸或收縮到像素聚類164的邊界174上。如上所述,動(dòng)態(tài)輪廓184與包括內(nèi)部能量和外部能量的能量函數(shù)關(guān)聯(lián)。內(nèi)部能量可為特定應(yīng)用剪裁，并可包括在動(dòng)態(tài)輪廓184中相對低程度的曲率能力，以便輪廓抵抗彎曲。可替換地，對于源自低硬度動(dòng)態(tài)輪廓184的動(dòng)態(tài)輪廓184，內(nèi)部能量可相對高。此外，動(dòng)態(tài)輪廓184的內(nèi)部能量可包括動(dòng)態(tài)輪廓184尺寸擴(kuò)展或收縮的傾向。例如，在圖15中示出的動(dòng)態(tài)輪廓184中，每個(gè)動(dòng)態(tài)輪廓184的內(nèi)部能量可傾向于尺寸増加，直到動(dòng)態(tài)輪廓184接近像素聚類164的邊界174。類似地,動(dòng)態(tài)輪廓184包括相應(yīng)于由圖15中候選像素156表示的光學(xué)缺陷162的內(nèi)部能量函數(shù)。在圖15的例子中，隨著動(dòng)態(tài)輪廓184向光學(xué)缺陷162的邊界174擴(kuò)展，動(dòng)態(tài)邊界174的形狀可根據(jù)鄰近光學(xué)缺陷162的圖像像素152的強(qiáng)度梯度受到影響。例如，低能量區(qū)可由位于光學(xué)缺陷162的邊界174外部上的圖像像素152相對低的強(qiáng)度梯度定義?？商鎿Q地，高能量區(qū)可與鄰近邊界174的圖像像素152關(guān)聯(lián)，且因此可具有相對高強(qiáng)度梯度。動(dòng)態(tài)輪廓184可以迭代方式在邊界174上收斂，直到內(nèi)部能量和外部能量函數(shù)的能量最小化，如上所述。圖16示出在各光學(xué)缺陷162的邊界上收斂的動(dòng)態(tài)輪廓184。參考圖21-23，在確定數(shù)字圖像150中光學(xué)缺陷162的邊界174后，步驟330 (圖27B)可包括表征光學(xué)缺陷162相對透明物質(zhì)104的位置。更具體地，數(shù)字圖像150中光學(xué)缺陷162的兩維位置可用第一固定坐標(biāo)變換來變換，以便在三維透明物質(zhì)104上表征和定位光學(xué)缺陷162。以該方式，光學(xué)缺陷162的位置可相對透明物質(zhì)104、交通工具、結(jié)構(gòu)或氣體參考點(diǎn)上已知的或預(yù)選擇的參考點(diǎn)識別。例如，光學(xué)缺陷162可相對飛機(jī)100的設(shè)計(jì)眼140定位。設(shè)計(jì)眼140可包括機(jī)組成員(如，飛行員)的眼睛附近位置，從該位置可觀察或察 覺光學(xué)缺陷162，如圖22所示。這方面，圖21示出相對圖21中示出的數(shù)字圖像原點(diǎn)176和數(shù)字圖像坐標(biāo)系統(tǒng)178的第一、第二和第三光學(xué)缺陷162、ODU 0D2、0D3，其位于透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像150上。第一固定坐標(biāo)變換可用于將第一、第二和第三光學(xué)缺陷162、0D1、0D2、0D3中每ー個(gè)的位置從各自在圖21中數(shù)字圖像150上的位置變換為物理三維透明物質(zhì)104上的相應(yīng)位置，如圖22所示。圖22中光學(xué)缺陷162的位置可根據(jù)透明物質(zhì)原點(diǎn)180和透明物質(zhì)坐標(biāo)系統(tǒng)182定義，如圖22所示。然而，任何合適的參考位置或原點(diǎn)都可用于表征光學(xué)缺陷162的位置。圖23示出從圖21的數(shù)字圖像150中識別的第一、第二、和第三光學(xué)缺陷162、0D1、0D2、0D3并變換到透明物質(zhì)104的位置。參考圖24-25，方法的步驟332 (圖27B)可包括表征光學(xué)缺陷162相對透明物質(zhì)104的尺寸。更具體地，步驟332可包括與從光學(xué)缺陷162到用于成像透明物質(zhì)104的圖像記錄系統(tǒng)的光學(xué)中心142的距離成比例地縮放圖21中透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像150中識別的光學(xué)缺陷162。例如圖24示出安裝在透明物質(zhì)夾具70上并示出從圖像記錄設(shè)備22的光學(xué)中心142到第四光學(xué)缺陷162，0D4和第五光學(xué)缺陷162，0D5的距離的圖像記錄設(shè)備22的側(cè)視圖。圖25類似地示出從圖像記錄設(shè)備22的光學(xué)中心142到第四和第六光學(xué)缺陷162，0D4、0D6的橫向距離。這方面，步驟332可利用第二固定坐標(biāo)變換和/或縮放變換，根據(jù)物理尺寸并與光學(xué)缺陷162到圖像記錄設(shè)備22上位置(如，光學(xué)中心142)的距離成比例地表征光學(xué)缺陷162的尺寸。以該方式，數(shù)字圖像150中光學(xué)缺陷162的尺寸可與圖像記錄設(shè)備22和透明物質(zhì)104之間的相對距離成比例地放大或縮小。此外，變換可相對可在三維透明物質(zhì)104中觀察光學(xué)缺陷162的角度，補(bǔ)償光學(xué)缺陷162被圖像記錄設(shè)備22成像的角度，如從圖22中示出的飛行員的設(shè)計(jì)眼140位置。以該方式，步驟332提供從給定參考點(diǎn)，從大量像素映射數(shù)字圖像150中識別的光學(xué)缺陷162到測量單位的方法，如長度單位(S卩，英寸、毫米)，或面積單位(即，平方英寸、平方毫米)。在步驟334 (圖27B)中，方法可包括表征光學(xué)缺陷162的形狀。更特別地，相對步驟330和332中位置和尺寸表征的光學(xué)缺陷162可選相對形狀表征。形狀表征可促進(jìn)光學(xué)缺陷162的形狀和其他作為跟蹤后續(xù)分析的透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷162出現(xiàn)的方法的相關(guān)參數(shù)的比較。在實(shí)施例中，表征光學(xué)缺陷162形狀的步驟334可采用兩維卷積，如圖26A-26C所示，其中模擬函數(shù)可卷積成等價(jià)函數(shù)，該等價(jià)函數(shù)可表示動(dòng)態(tài)段，如透明物質(zhì)104的數(shù)字圖像150的觀察部分。在基于類似或相同構(gòu)型的其他透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷162的形狀特征的檢查下，源自卷積的輸出結(jié)果可促進(jìn)預(yù)測透明物質(zhì)104中光學(xué)缺陷162的類型。這方面，基干與某些形狀或形狀類型(如圓形、橢圓形、等等)關(guān)聯(lián)的某些類型缺陷(如碳顆粒)的預(yù)定分類，表征光學(xué)缺陷162形狀的步驟可促進(jìn)識別上述方法中檢測的特殊物質(zhì)的類型，因?yàn)槟承╊愋偷念w粒可與某些形狀關(guān)聯(lián)。例如，含顆粒類型的列表及其關(guān)聯(lián)形狀的數(shù)據(jù)庫可在進(jìn)行中的基礎(chǔ)上，在檢查給定構(gòu)型，如給定的透明物質(zhì)層布局的系列透明物質(zhì)的過程中記錄。例如，如上所述，飛機(jī)100的擋風(fēng)玻璃110 (圖24)可由多層便丙烯酸、聚氨酯、聚碳酸酯組成，其中ー個(gè)或更多層包括某些類型的顆粒物質(zhì)，如在聚碳酸酯層中的 聚碳酸酯顆粒。通過以光學(xué)缺陷表征的形狀和與其關(guān)聯(lián)的顆粒物質(zhì)的類型或類別連續(xù)更新數(shù)據(jù)，隨著每個(gè)透明物質(zhì)104都被檢查，在額外的透明物質(zhì)104中檢測光學(xué)缺陷162的能力可得到改善。此外，光學(xué)缺陷的表征也可提供這類缺陷源或這類光學(xué)缺陷162在給定透明物質(zhì)構(gòu)型中發(fā)生的方式的指示。參考圖26A-26C，分類光學(xué)缺陷162形狀的方法可包括使用兩維卷積，其中模擬函數(shù)f(x，y)(圖26A)可表示預(yù)定的缺陷形狀，如圓形。然而，模擬函數(shù)f(x，y)可表示多種不同預(yù)定缺陷形狀中的任何ー種，且不限于圓形。例如，模擬函數(shù)f(x，y)可表示橢圓形，其可進(jìn)ー步根據(jù)橢圓形的縱橫比定義。等價(jià)函數(shù)g(x，y)(圖26B)可定義為數(shù)字圖像150的給定段的部分，如上述和圖8中示出的數(shù)字圖像150的觀察部分122。然而，等價(jià)函數(shù)g(x，y)可定義為一段數(shù)字圖像150的完整部分，且不限于數(shù)字圖像150的特定部分。在表征光學(xué)缺陷162形狀的兩維卷積計(jì)算的非限制性例子中，并參考圖26A-26C，其示出兩個(gè)分別表示模擬函數(shù)f(x，y)和等價(jià)函數(shù)g(x，y)的輸入矩陣。圖26A中示出的模擬函數(shù)f(x，y)矩陣可表示圓形光學(xué)缺陷162，其類似于示為圖16中示出的上部光學(xué)缺陷162。矩陣f (X，y)中的值可相應(yīng)于透明物質(zhì)104的圖像像素152的歸ー化灰度強(qiáng)度，其類似于圖11中所示的灰度強(qiáng)度。函數(shù)g(x，y)可表示圖8中透明物質(zhì)104的部分?jǐn)?shù)字圖像150，并可包括包含相應(yīng)于圖像像素152的歸ー化灰度強(qiáng)度值的矩陣，其類似于圖11所示的矩陣。函數(shù)g(x，y)可表示圖8中透明物質(zhì)104的部分?jǐn)?shù)字圖像150，并可包括包含相應(yīng)于圖像像素152的歸ー化灰度強(qiáng)度的矩陣，其類似于圖11所示的矩陣。如圖26A-26C所示，兩維卷積可定義為f (x，y)和g (x, y)矩陣的卷積矩陣f*g(x, y) ο在非限制性例子中，卷積矩陣f*g(x, y)的值可由等式f*g(x, y) = {f (χ-l, y-1)g (I, I) +f (X，y-1) g (2，I) +f (x+1, y-1) g (3，I) +f (x_l, y)g(l, 2)+f (x, y) g (2，2) +f (x+1, y)g(3, 2)+f (x-1, y+l)g(l, 3)+f (x, y+l)g(2, 3)+f (x+1, y+l)g(3, 3)}/9 確定，其中 x 和 y 是矩陣指數(shù)，其指示矩陣值的相對位置。在上述例子中，在每個(gè)矩陣中，X和y矩陣指數(shù)沿從左到右和從上到下的方向遞增。輸出卷積矩陣f*g(x，y)可與光學(xué)缺陷162的數(shù)據(jù)庫比較，從而識別透明物質(zhì)104中顆粒物質(zhì)的形狀和關(guān)聯(lián)的類型或類別。以該方式，形狀表征步驟可促進(jìn)類似或相同構(gòu)型中其他透明物質(zhì)中出現(xiàn)的光學(xué)缺陷162的類型預(yù)測。在圖26C中，輸出卷積矩陣f*g(x，y)的局部最大值(如，5/9)可相應(yīng)于光學(xué)缺陷162的中心。這方面,局部最大值可與光學(xué)缺陷162的給定形狀關(guān)聯(lián)，如由圖26A中模擬函數(shù)f(x，y)矩陣表示的那樣。如上所述，隨著每個(gè)透明物質(zhì)104被檢查，連續(xù)更新光學(xué)缺陷162形狀的數(shù)據(jù)庫可促進(jìn)光學(xué)缺陷162的檢測，并可提供關(guān)于這類缺陷源和/或制造過程中發(fā)生這類光學(xué)缺陷162方式的指示。 本公開額外的修改和改進(jìn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然的。因此，這類所述和所示的部件的特定組合傾向于僅代表本公開的某些實(shí)施例，且不用于限制在本公開精神和范疇內(nèi)的替換實(shí)施例或設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，其包括如下步驟 提供所述透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像包括多個(gè)圖像像素，每個(gè)都具有灰度強(qiáng)度； 通過執(zhí)行如下操作檢測至少ー個(gè)候選缺陷 確定每個(gè)所述圖像像素的灰度強(qiáng)度； 跨鄰近圖像像素對計(jì)算強(qiáng)度梯度； 為每個(gè)圖像像素分配梯度值，其包括與所述圖像像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度的最大絕對值； 構(gòu)建梯度圖像，包括分配給所述圖像像素中相應(yīng)像素的梯度值；以及 識別梯度值超過梯度閾值的圖像像素作為候選像素，所述候選像素包括所述候選缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括以下步驟 檢測所述透明物質(zhì)的觀察部分的周邊； 其中所述檢測候選缺陷的步驟包括檢測所述觀察部分內(nèi)的候選缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述檢測周邊的步驟包括 選擇所述觀察部分的預(yù)定周邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述檢測所述周邊的步驟包括 確定每個(gè)圖像像素的灰度強(qiáng)度；以及 將跨一系列像素的灰度強(qiáng)度的變化與閾值強(qiáng)度變化率比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括以下步驟 提供包括多個(gè)圖像像素的所述透明物質(zhì)的數(shù)字圖像； 將所述數(shù)字圖像從彩色格式轉(zhuǎn)換為灰度格式；以及 提供所述透明物質(zhì)的圖像，其包括每個(gè)都具有相應(yīng)灰度強(qiáng)度的圖像像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述提供所述透明物質(zhì)的數(shù)字圖像的步驟包括 提供所述透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，其包括彩色格式的多個(gè)圖像像素； 以及 將所述數(shù)字圖像從彩色格式轉(zhuǎn)換為灰度格式。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括以下步驟 通過執(zhí)行如下操作識別所述候選缺陷中光學(xué)缺陷 確定每個(gè)所述候選像素的位置； 基于所述候選像素的相關(guān)位置聚類所述候選像素到至少ー個(gè)像素聚類；以及比較所述像素聚類中候選像素的量和像素量閾值，從而識別所述候選缺陷為光學(xué)缺陷和圖像缺陷中的至少ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中比較所述像素聚類中候選像素的量和所述像素量閾值的步驟包括 如果所述像素聚類含至少三個(gè)圖像像素，則識別所述候選缺陷為光學(xué)缺陷；以及 如果所述像素聚類含少于三個(gè)圖像像素，則識別所述候選缺陷為圖像缺陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中 所述聚類所述候選像素的步驟是用k均聚類執(zhí)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中K包括相應(yīng)于至少所述數(shù)字圖像中圖像像素總量的整數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)ー步包括以下步驟 利用能量函數(shù)確定所述光學(xué)缺陷的邊界。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述能量函數(shù)包括動(dòng)態(tài)輪廓，所述確定光學(xué)缺陷邊界的步驟包括 在所述邊界上匯聚計(jì)算機(jī)生成的曲線；以及 操縱所述計(jì)算機(jī)生成的曲線的控制點(diǎn)從而將所述曲線匯聚在所述邊界上。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)ー步包括通過執(zhí)行下述步驟中相應(yīng)ー個(gè)步驟，利用位置、尺寸和形狀中的至少ー個(gè)表征所述光學(xué)缺陷的步驟 使用坐標(biāo)變換表征所述光學(xué)缺陷相對透明物質(zhì)的位置； 使用比例變換表征所述光學(xué)缺陷相對所述透明物質(zhì)的尺寸；以及 使用卷積積分表征所述光學(xué)缺陷的形狀。
14.一種檢測具有觀察部分的透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，所述方法包括如下步驟 提供所述透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，所述數(shù)字圖像包括多個(gè)圖像像素，每個(gè)都具有灰度強(qiáng)度； 通過執(zhí)行至少ー項(xiàng)下列操作檢測所述觀察部分的周邊 選擇所述觀察部分的預(yù)定周邊； 比較跨一系列像素的灰度強(qiáng)度變化和閾值強(qiáng)度變化率； 通過執(zhí)行下列操作檢測觀察部分中的候選缺陷 跨每個(gè)鄰近圖像像素對計(jì)算強(qiáng)度梯度，所述強(qiáng)度梯度表示所述鄰近對圖像像素的灰度強(qiáng)度差； 為每個(gè)圖像像素分配梯度值，其包括與所述圖像像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度的最大絕對值； 構(gòu)建梯度圖像，其包括分配給相應(yīng)圖像像素的所述梯度值； 識別梯度值超過梯度閾值的圖像像素為候選像素，所述候選像素包括所述候選缺陷； 通過執(zhí)行下列操作分類所述候選缺陷 識別每個(gè)候選像素的位置； 基于所述候選像素的位置聚類所述候選像素到至少ー個(gè)像素聚類中； 比較所述像素聚類中候選像素的量和像素量閾值，從而識別所述候選缺陷為光學(xué)缺陷和圖像缺陷中的至少ー個(gè)； 利用能量函數(shù)確定所述光學(xué)缺陷的邊界；以及 以位置、尺寸和形狀中的至少ー個(gè)表征所述光學(xué)缺陷。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測透明物質(zhì)中光學(xué)缺陷的方法，其包括如下步驟提供具有多個(gè)圖像像素的透明物質(zhì)的數(shù)字圖像，檢測至少一個(gè)候選缺陷。候選缺陷可通過如下操作檢測，即確定每個(gè)圖像像素的灰度強(qiáng)度并跨鄰近圖像像素對計(jì)算強(qiáng)度梯度。為每個(gè)圖像像素分配梯度值，包括與圖像像素關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度梯度絕對值的最大值。可構(gòu)建梯度圖像，其包括分配給相應(yīng)圖像像素的梯度值。如果圖像像素的梯度值超過梯度閾值，則該圖像像素可識別為候選像素。候選像素可包括光學(xué)缺陷。
文檔編號G06T7/00GK102822867SQ201180016072
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者R·L·布考特, M·P·格里森, M·M·托馬斯, M·S·狄克孫, R·普雷斯, W·D·斯瑪特 申請人:波音公司