專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于等效周長(zhǎng)的球面缺陷掃描方法
一種基于等效周長(zhǎng)的球面缺陷掃描方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種球面缺陷的高效率保熵遍歷掃描方法。
背景技術(shù)：
球體表面缺陷的檢測(cè)在很多場(chǎng)合是非常必要的。高效率保熵遍歷的球面遍歷掃描方法是非常值得研究的。
目前球面的遍歷掃描主要方法都可抽象為方位角與俯仰角等步進(jìn)逐點(diǎn)掃描的數(shù)學(xué)模型，這種方式抽象地利用了掃描器在球面的掃描面積無(wú)限小，因此逐點(diǎn)掃描可以完成遍歷掃描。然而實(shí)際上掃描器在球面具有一定的掃描面積，隨著掃描俯仰角的增大，掃描器掃描一周的點(diǎn)數(shù)是不變的，這樣會(huì)引起在較大俯仰角下掃描點(diǎn)的重疊，掃描效率較低。從信息論的角度分析，將等步進(jìn)逐點(diǎn)掃描等效為等步長(zhǎng)編碼方式，隨著俯仰角的增大，等步進(jìn)逐點(diǎn)掃描產(chǎn)生的掃描冗余信息也增多，等效為會(huì)產(chǎn)生碼間干擾，這樣既降低了效率又可能產(chǎn)生掃描的誤判。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效率保熵的球面缺陷遍歷掃描方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，該方法將待測(cè)球面半徑R歸一化，設(shè)球心處掃描器在球面的掃描面為半徑為r的圓形區(qū)域，方位角θ為掃描器自轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，標(biāo)定掃描初始時(shí)刻方位角θ =0°，標(biāo)定經(jīng)過(guò)球心的水平面為初始平面，俯仰角φ為球心和掃描面圓心的連線與初始平面的夾角，包括如下步驟
(1)將掃描器掃描的俯仰角區(qū)間劃分為三段線性掃描區(qū)域，分別為俯仰角 φ, P (0,0.256區(qū)間，φ2 P (0.256,0.763區(qū)間，φ3 P (0.763,1.571 ！區(qū)間；
(2)用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描，其中仍區(qū)間內(nèi)掃描器以碑 1>步進(jìn)，同一俯仰角度下方位角步進(jìn)為動(dòng) 1.72r對(duì)球面進(jìn)行掃描；購(gòu)區(qū)間內(nèi)掃描器2π以1 @1々步進(jìn)，同一俯仰角度Τ方位角步進(jìn)為W @L 2r 2, Γ2> Γθ.256/0.637 |對(duì)球面進(jìn)行掃描；釣區(qū)間內(nèi)掃描器以步進(jìn)，同一俯仰角度下方位角步進(jìn)為 2π^ @l-llr2n f2> Γθ.470/0.368 |對(duì)球面進(jìn)行掃描。
本發(fā)明包括用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描是用一臺(tái)掃描器按俯仰角步進(jìn)順序進(jìn)行線性遍歷掃描。
本發(fā)明還包括用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描是用至少兩臺(tái)掃描器，同時(shí)進(jìn)行不同掃描區(qū)域內(nèi)的線性遍歷掃描。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明利用等效周長(zhǎng)建立在拓?fù)淇臻g中球面與平面的等價(jià)變換關(guān)系，將球面掃描轉(zhuǎn)換為平面掃描。在平面掃描內(nèi)進(jìn)行分析，從信息論的角度出發(fā)，3將球面面積的平面度量SR等效為信源熵，掃描器逐點(diǎn)掃描過(guò)程等效為信源編碼，掃描總面積的平面度量S等效為編碼后最大可能的熵，從而在熵不丟失的前提下給出減小傳統(tǒng)的球面缺陷等步進(jìn)逐點(diǎn)掃描剩余度的高效率球面遍歷掃描方法。
本發(fā)明將球面掃描過(guò)程等效為編碼過(guò)程，從而確保掃描過(guò)程是保熵的且遍歷的。 利用等效周長(zhǎng)將球面掃描等效為平面掃描，并實(shí)行分段式掃描，以保證對(duì)球面的高效率掃描。二者的相互結(jié)合，避免了由于過(guò)分追求遍歷掃描而引起的高剩余度低掃描效率，以及產(chǎn)生的等效碼間干擾，同時(shí)也避免了由于過(guò)分追求高效率掃描而忽略了掃描的遍歷性引起球面的漏檢。
本發(fā)明所提出的球面掃描方法是利用等效周長(zhǎng)將球面掃描等效為平面掃描，采用低損耗的掃描編排方式來(lái)確定俯仰角的掃描步進(jìn)，最大限度的避免在俯仰角上的掃描重疊，并劃分不同的俯仰角掃描區(qū)間，采用不同的方位角步進(jìn)方法將整個(gè)掃描過(guò)程分為多段線性掃描區(qū)，從而完成球面的遍歷掃描。從信息論的角度來(lái)考慮，球面掃描過(guò)程可等效為編碼過(guò)程，隨著掃描俯仰角的變化，掃描方位角的增量根據(jù)等效周長(zhǎng)的變化而改變，在俯仰角增大時(shí)，采取變步長(zhǎng)編碼方法，實(shí)際等效為減小了方位角掃描范圍，從而降低掃描冗余，避免等效的碼間干擾，提高遍歷掃描的效率。


圖1為球面掃描示意圖2為基于等效周長(zhǎng)的球面到平面掃描變換示意圖3為低損耗掃描編排示意圖4為基于等效周長(zhǎng)的球面變步長(zhǎng)掃描區(qū)域示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明具體技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
拓?fù)淇臻g中，球面與平面是非拓?fù)涞葍r(jià)的，以半球面為例，利用等效周長(zhǎng)建立球面與平面的等價(jià)變換關(guān)系將球面展開(kāi)到平面中，如說(shuō)明書(shū)附2所示。建立俯仰角φ等效方位角Equivalent θ坐標(biāo)系，隨著俯仰角的增大，實(shí)際等效為減小了方位角的范圍，二者關(guān)系方程為
鐘 arccos jl Γθ/π 0 P (θ, π^ arccosW Γι I
該曲線與等效方位角Equivalent θ軸圍成的面積即為半球面的表面積，即其平面度量& 2π，折線與Equivalent θ軸圍成的矩形面積為等步進(jìn)球面掃描的總面積的平面度量^7 τγ2/2，則等步進(jìn)掃描策略的掃描剩余度為￡ 1 (SJSu 0.363。
用折線分段依次逼近該曲線，按照該折線方程將球面的俯仰角區(qū)間分為多個(gè)線性區(qū)間，可以大大降低等步進(jìn)掃描策略帶來(lái)的掃描剩余度。以將俯仰角識(shí)劃分為三段線性區(qū)間為例，則折線方程為
權(quán)利要求
1.一種基于等效周長(zhǎng)的球面缺陷掃描方法，將待測(cè)球面半徑R歸一化，設(shè)球心處掃描器在球面的掃描面是半徑為r的圓形區(qū)域，方位角θ為掃描器自轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，標(biāo)定掃描初始時(shí)刻方位角θ =0°，標(biāo)定經(jīng)過(guò)球心的水平面為初始平面，俯仰角φ為球心和掃描面圓心的連線與初始平面的夾角，其特征是，包括如下步驟(1)將掃描器掃描的俯仰角區(qū)間劃分為三段線性掃描區(qū)域，分別為俯仰角W
區(qū)間；(2)用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描，其中仍區(qū)間內(nèi)掃描器以Δφ= 1.5Γ步進(jìn)， 同一俯仰角度下方位角步進(jìn)為△ θ = 1.721 對(duì)球面進(jìn)行掃描；^區(qū)間內(nèi)掃描器以Ap = L▽步進(jìn)，同一俯仰角度T方位角步進(jìn)為= L72r 2,-2^-0^56/0.637)對(duì)球面進(jìn)行掃描；釣區(qū)間內(nèi)掃描器以Δφ = 1.5Γ步進(jìn)，同一俯仰角度下方位角步進(jìn)為^ = ^^^-2(^-=470/0.368)對(duì)球面進(jìn)行線性遍歷掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于等效周長(zhǎng)的球面缺陷掃描方法，其特征是所述的用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描是用一臺(tái)掃描器按俯仰角步進(jìn)順序進(jìn)行線性遍歷掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于等效周長(zhǎng)的球面缺陷掃描方法，其特征是所述的用掃描器對(duì)三段掃描區(qū)域進(jìn)行掃描是用至少兩臺(tái)掃描器，同時(shí)進(jìn)行不同掃描區(qū)域內(nèi)的線性遍歷掃描。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將等效周長(zhǎng)作為球面與平面拓?fù)涞葍r(jià)變換關(guān)系的球面缺陷高效率保熵遍歷掃描方法。本發(fā)明包括球面半徑R歸一化，設(shè)掃描器在球面的掃描面半徑為r的圓形區(qū)域，方位角θ為掃描器自轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度，標(biāo)定掃描初始時(shí)刻方位角θ＝0°，標(biāo)定經(jīng)過(guò)球心的水平面為初始平面，俯仰角為球心和掃描面圓心的連線與初始平面的夾角；將球面根據(jù)設(shè)定的掃描器俯仰角區(qū)間劃分為三段線性掃描區(qū)域，以不同的角度進(jìn)行掃描。該方法提高了掃描效率，避免了漏檢及等效碼間干擾等現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102507872SQ20111034430
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者張曙, 李名祺, 楊作軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)