一种耦合器与光纤阵列封装方法及系统与流程

本发明涉及图像检测，具体涉及一种耦合器与光纤阵列封装方法及系统。

背景技术：

1、光纤阵列耦合器是一种在自由空间光通信技术中的一种光信号接收设备。在制作光纤阵列耦合器时，需要将对准后的耦合透镜与光纤阵列进行封装，在封装过程中常采用点胶和紫外固化的方式完成封装操作。对于采用点胶固化工艺进行封装的光纤阵列耦合器，管线需要经过紫外线固化胶部分完成耦合，因此需要对紫外固化胶中出现的气泡进行检测，筛选出有紫外固化胶有气泡的产品，提高光纤阵列耦合器封装工艺的良品率。

2、在对紫外线固化胶产品的封装质量检测时，由于采用的固化胶需要完全透明，因此其中的气泡部分与固化胶部分的像素点差异较小，容易被检测设备自身产生到的白噪声所干扰，导致气泡无法识别。进一步对获取的固化胶图片，传统的检测方法只见到计算了固化胶的整体气泡密度，而本发明所属场景中，气泡会对光纤阵列耦合中的光线传播造成影响从而影响封装成品的质量，固化胶的整体气泡密度对光纤阵列耦合器的封装良品率的表征能力并不准确。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耦合器与光纤阵列封装方法及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明实施例提供了一种耦合器与光纤阵列封装方法，该方法包括以下步骤：

3、拍摄光纤阵列耦合器的封装的正上方图像，获取封装固化胶灰度图像；

4、使用大津阈值法获取封装固化胶去背景灰度图像，获取封装固化胶去背景灰度图像中各像素点的触碰线段；根据触碰线段的长度以及触碰线段上像素点的灰度值获取像素点上各触碰线段的偏随机分布权重；根据偏随机分布权重获取各像素点的像素点偏随机分布指数；根据各像素点的各触碰线段的终止位置像素点的像素点偏随机分布指数和触碰线段的长度获取各像素点的气泡纹路中心指数；根据气泡纹路中心指数获取封装固化胶去背景分割图像；使用极大值点检测算法和分水岭算法获取封装固化胶去背景分割图像的各气泡区域；获取各气泡区域中灰度值非0像素点的轮廓线段，根据轮廓线段的长度获取各气泡区域中各灰度值非0像素点的拟合权重；根据气泡区域中各灰度值非0像素点的拟合权重得到各气泡区域中的拟合圆的面积，根据封装固化胶灰度图像中拟合圆的个数和面积获取光纤阵列耦合器的气泡占比；

5、当气泡占比大于预设阈值时，认为光纤阵列耦合器的封装不合格；当气泡占比小于等于预设阈值时，认为光纤阵列耦合器的封装合格。

6、进一步，所述使用大津阈值法获取封装固化胶去背景灰度图像，获取封装固化胶去背景灰度图像中各像素点的触碰线段，包括：

7、使用大津阈值法对封装固化胶灰度图像进行处理，获得最佳分割阈值，将灰度值小于等于最佳分割阈值的像素点的灰度值置为0，反之，像素点的灰度值不变，得到封装固化胶去背景灰度图像；

8、对于封装固化胶去背景灰度图像中的各像素点，以像素点为中心，沿k个角度发出射线，将发出的射线延伸到的第一个灰度值不为0的像素点作为终止位置像素点，当射线延伸到终止位置像素点时停止延伸，得到触碰线段，其中，k为预设射线个数。

9、进一步，所述根据触碰线段的长度以及触碰线段上像素点的灰度值获取像素点上各触碰线段的偏随机分布权重，包括：

10、对于像素点上各触碰线段，计算触碰线段与其左右相邻的触碰线段的长度的标准差作为第一标准差，计算触碰线段与其左右相邻的触碰线段上的像素点的灰度值的标准差作为第二标准差；

11、计算像素点上所有触碰线段的长度的标准差作为第三标准差，计算像素点上所有触碰线段上的像素点的灰度值的标准差作为第四标准差；

12、计算第一标准差和第三标准差的差值绝对值作为第一差值绝对值，计算第二标准差和第四标准差的差值绝对值作为第二差值绝对值，将第一差值绝对值和第二差值绝对值的和值作为像素点上各触碰线段的偏随机分布权重。

13、进一步，所述获取各像素点的像素点偏随机分布指数，包括：

14、将各像素点上所有触碰线段的偏随机分布权重的均值作为各像素点的像素点偏随机分布指数。

15、进一步，所述获取各像素点的气泡纹路中心指数，包括：

16、对于各像素点，计算像素点上各触碰线段的终止位置像素点的像素点偏随机分布指数与其触碰线段的长度的比值，计算所有比值的均值作为各像素点的气泡纹路中心指数。

17、进一步，所述根据气泡纹路中心指数获取封装固化胶去背景分割图像，包括：

18、各像素点的气泡纹路中心指数作为封装固化胶去背景灰度图像中各像素点的灰度值，使用大津阈值法获得最佳分割阈值，将灰度值小于阈值的所有像素点的灰度值置为0，反之，像素点的灰度值不变，得到封装固化胶去背景分割图像。

19、进一步，所述获取封装固化胶去背景分割图像的各气泡区域，包括：

20、使用均值滤波算法对封装固化胶去背景分割图像进行处理，得到处理后的图像；

21、使用极大值点检测算法对所述处理后的图像进行处理，得到极大值点的坐标，将所有极大值点的坐标组成的集合作为气泡位置坐标点集；

22、将封装固化胶去背景分割图像和气泡位置坐标点集作为分水岭算法的输入，所述分水岭算法的输出为各气泡区域。

23、进一步，所述获取各气泡区域中灰度值非0像素点的轮廓线段，根据轮廓线段的长度获取各气泡区域中各灰度值非0像素点的拟合权重，包括：

24、对于各气泡区域，将灰度值非0像素点两两相连，得到多个紧密连接的多边形；

25、采用泛洪填充算法对多边形内部进行填充，将多边形内部以及多边形边缘线上的像素点的灰度值置为1，将气泡区域中所有灰度值为1的像素点组成的区域作为气泡整体区域；

26、使用canny边缘检测算法对气泡整体区域进行处理，获取气泡整体区域轮廓线；

27、对于各气泡区域中的各灰度值非0像素点，以像素点为中心，沿个角度方向发出射线，发出的射线延伸到气泡整体区域轮廓线上的像素点时停止延伸得到轮廓线段；当射线无法触碰到气泡整体区域轮廓线上时，将该角度下的射线对应的轮廓线段的长度记为0；其中，为预设射线个数；

28、将像素点上与各轮廓线段在同一直线上的另一轮廓线段记为各轮廓线段的相反轮廓线段；

29、计算像素点上各轮廓线段与其相反轮廓线段的长度的差值绝对值，计算各像素点上各轮廓线段与其相反轮廓线段的长度的和值，计算所述差值绝对值与和值的比值，计算像素点上所有比值的均值，计算数字2与所有比值均值的乘积，计算数字1与所述乘积的差值，计算像素点的气泡纹路中心指数与所述差值的乘积作为各气泡区域中各灰度值非0像素点的拟合权重。

30、进一步，所述根据气泡区域中各灰度值非0像素点的拟合权重得到各气泡区域中的拟合圆的面积，根据封装固化胶灰度图像中拟合圆的个数和面积获取光纤阵列耦合器的气泡占比，包括：

31、对于各气泡区域中的灰度值非0像素点，将所有灰度值非0像素点坐标为最小二乘法的输入进行圆的拟合，获取每个灰度值非0像素点坐标的残差项，将各灰度值非0像素点的拟合权重作为其残差项的权重，所述最小二乘法的输出为拟合圆的圆心坐标与半径，根据所述半径，结合圆形的面积公式，计算出各气泡区域的拟合圆的面积；

32、计算封装固化胶灰度图像中所有拟合圆的面积的和值，计算所述和值与封装固化胶灰度图像中像素点个数的比值，将所述比值作为光纤阵列耦合器的气泡占比。

33、第二方面，本发明实施例还提供了一种耦合器与光纤阵列封装系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述一种耦合器与光纤阵列封装方法的步骤。

34、本发明至少具有如下有益效果：

35、本发明实施例针对光纤阵列耦合器封装所得成品的图像中，固化胶内部气泡因为灰度值较低，导致气泡被噪声干扰无法识别的情况，针对噪声在图像中为随机分布的特点，构建气泡纹路中心指数，筛选出了图像中位置分布和灰度值分布不随机的像素点，作为气泡像素点；进一步针对噪声对气泡纹路图像造成的坐标纹路偏差，设置拟合权重，表征坐标点受噪声的影响大小，对受噪声小的坐标点位置设置较高的权重，结合最小二乘法对气泡区域进行还原；进一步结合气泡的在固化胶中的分布与固化胶中光线传播的特点，构建气泡占比，作为表征封装成品受气泡影响的大小，完成对封装成品的质量检测。

36、传统的固化胶检测方法在面对本发明所述场景时，由于固化胶中气泡区域与固化胶部分的像素点差异较小，容易被检测设备自身产生到的白噪声所干扰，导致图像特征不明显，无法准确的检测出气泡，本发明结合了场景中气泡的形状特征，消除了噪声对图像的干扰，提取了气泡的位置形状特征，并分析场景中气泡对成品的质量影响机理，构建气泡占比这一检测指标，使检测指标更贴合场景，达到更好的检测效果。