本發(fā)明屬于微波、毫米波材料電磁參數(shù)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到機(jī)器視覺技術(shù)、材料微波參數(shù)精確測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

微波材料作為微波的傳輸煤質(zhì)，廣泛應(yīng)用于微波通訊、雷達(dá)隱身、微波電路、遙控遙測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。要正確地使用各種微波材料，準(zhǔn)確的知道其介電常數(shù)至關(guān)重要。材料微波參數(shù)一般通過測(cè)試獲得，只有準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果才能夠評(píng)價(jià)材料真實(shí)性能的好壞，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和材料制備提供有效的參考數(shù)據(jù)。在材料微波參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)中，樣品通常需要置于測(cè)試夾具中，導(dǎo)致待測(cè)樣品形態(tài)變化，肉眼無法準(zhǔn)確觀測(cè)，即使用自由空間法測(cè)試，也無法準(zhǔn)確計(jì)算樣品形狀和位置變化量。尤其當(dāng)樣品與測(cè)試夾具尺寸不一致時(shí)，樣品在夾具中難以保持垂直放置，而樣品的傾斜會(huì)給測(cè)試帶來額外的誤差，且每次樣品狀態(tài)的不同對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響也不同，最終導(dǎo)致測(cè)試一致性與重復(fù)性均變差。

在傳統(tǒng)微波材料測(cè)試方法中，為消除樣品位置和形狀變化引起誤差，通常利用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正，但對(duì)不同樣品測(cè)試結(jié)果一致性不好，而且理論依據(jù)欠缺。同時(shí)，為減小樣品放置傾斜造成的測(cè)試誤差，一方面提高待測(cè)樣品截面和夾具表面平整度；另一方面利用較長的樣品和尺寸更加吻合的測(cè)試夾具，但是增加了樣品浪費(fèi)而且對(duì)不同尺寸的樣品需要不同夾具，測(cè)試效果欠佳，測(cè)試靈活性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種引入機(jī)器視覺技術(shù)的材料微波參數(shù)精確測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種引入機(jī)器視覺技術(shù)的材料微波參數(shù)精確測(cè)試系統(tǒng)，包括圖像采集處理子系統(tǒng)和材料微波參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)；

所述圖像采集處理子系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、多個(gè)微型攝像機(jī)，每個(gè)微型攝像機(jī)分別通過數(shù)據(jù)傳輸線連接到計(jì)算機(jī)，所述的多個(gè)微型攝像機(jī)分別固定安裝在測(cè)試夾具上；

所述材料微波參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)分析儀、計(jì)算機(jī)、測(cè)試夾具；網(wǎng)絡(luò)分析儀和計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線連接，網(wǎng)絡(luò)分析儀的port1通過微波傳輸線連接測(cè)試夾具的第一端口,網(wǎng)絡(luò)分析儀的port2通過微波傳輸線連接夾具的第二端口。

作為優(yōu)選方式，每個(gè)攝像頭在夾具上均勻排列，每個(gè)攝像頭到待測(cè)樣品的距離相等。

作為優(yōu)選方式，還包括待測(cè)樣品上方的led光源。

作為優(yōu)選方式，所述攝像頭直徑為2mm。因?yàn)槲⑿蛿z像機(jī)的尺寸越小，對(duì)測(cè)試夾具性能的影響就越小。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行材料微波參數(shù)精確測(cè)試的方法，首先對(duì)每個(gè)微型攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求解各個(gè)子坐標(biāo)系與自定義全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量，通過多個(gè)攝像頭獲取樣品圖像數(shù)據(jù)，利用每個(gè)坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量，計(jì)算出樣品三維坐標(biāo)以及樣品材料在測(cè)試夾具中的真實(shí)位置坐標(biāo)和形狀變化量，并測(cè)試算法中的函數(shù)系數(shù)或求解域進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高測(cè)試精度。

每個(gè)攝像機(jī)都有自己的坐標(biāo)系，對(duì)微型攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，就是要建立每個(gè)攝像機(jī)的坐標(biāo)系與自定義的全局坐標(biāo)系之間的關(guān)系，也就是每個(gè)攝像機(jī)子坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量。

作為優(yōu)選方式，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟：

1)連接測(cè)試系統(tǒng)：將微波傳輸線連接在網(wǎng)絡(luò)分析儀的port1與測(cè)試夾具的第一端口之間、將微波傳輸線連接在網(wǎng)絡(luò)分析儀的port2與測(cè)試夾具的第二端口之間，連接網(wǎng)絡(luò)分析儀和計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸線分別連接在微型攝像頭上；

2)打開計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)分析儀，測(cè)量待測(cè)樣品尺寸，并記錄；

3)打開測(cè)試軟件，測(cè)試未放置樣品時(shí)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

4)在未放置樣品的情況下，對(duì)微型攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；

5)將待測(cè)樣品放置在測(cè)試夾具中，并通過網(wǎng)絡(luò)分析儀和測(cè)試軟件，獲取放置樣品后的測(cè)試數(shù)據(jù)；

6)通過微型攝像機(jī)獲取樣品圖像數(shù)據(jù)，并利用圖像處理軟件計(jì)算出樣品的三維坐標(biāo)和形狀變化量；

7)將圖像處理數(shù)據(jù)導(dǎo)入測(cè)試軟件，并輸入樣品尺寸，結(jié)合之前測(cè)試的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和放置樣品后的測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出樣品材料在不同頻率點(diǎn)下的微波參數(shù)。

作為優(yōu)選方式，若測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，則重復(fù)步驟(3)-(7)。

所述材料微波參數(shù)包括：復(fù)介電常數(shù)，磁導(dǎo)率，表面電阻率等。

機(jī)器視覺技術(shù)首先需要對(duì)多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求出各個(gè)攝像機(jī)坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量，即建立圖像坐標(biāo)與自定義全局坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系，并利用圖像處理算法，將目標(biāo)的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為實(shí)際三維坐標(biāo)，以此計(jì)算出樣品材料準(zhǔn)確的位置和形狀變化量。在測(cè)試過程中，樣品位置偏移或形狀變化，見附圖2(以圓柱形樣品進(jìn)行說明，其他形狀樣品類似)，其中左圖為理想測(cè)試情況下的坐標(biāo)系中樣品，右圖為實(shí)際測(cè)試環(huán)境下的坐標(biāo)系中樣品，根據(jù)樣品材料準(zhǔn)確的位置和形狀變化量，對(duì)測(cè)試算法中的函數(shù)求解域進(jìn)行修正，準(zhǔn)確計(jì)算出樣品材料的參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果為：1)將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)微波材料測(cè)試中，可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取樣品位置和形態(tài)變化，而不會(huì)影響微波材料測(cè)試；

2)利用機(jī)器視覺圖像數(shù)據(jù)，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試算法進(jìn)行修正，可有效減小樣品位置偏移和形狀變化對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的影響，進(jìn)一步提高測(cè)試精度；

3)對(duì)待測(cè)樣品外形和測(cè)試環(huán)境要求降低，縮小樣品加工時(shí)間，同時(shí)減少由于樣品放置傾斜或外形不規(guī)則造成的測(cè)試不準(zhǔn)確；

4)適用于各種不同規(guī)格尺寸及不同類型的樣品，并均有較高的測(cè)試精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是同一積分坐標(biāo)系下的理想待測(cè)樣品和實(shí)際待測(cè)樣品。

其中，1是網(wǎng)絡(luò)分析儀，1a和1b是網(wǎng)絡(luò)分析儀的port1和port2，2是計(jì)算機(jī)，3是測(cè)試夾具，3a和3b是測(cè)試夾具的第一端口和第二端口，4a-4d是微型攝像機(jī)，5是led光源，6a和6b是微波傳輸線，7是數(shù)據(jù)傳輸線，8是網(wǎng)線，9是待測(cè)樣品。

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

一種引入機(jī)器視覺技術(shù)的材料微波參數(shù)精確測(cè)試系統(tǒng)，包括圖像采集處理子系統(tǒng)和材料微波參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)；

所述圖像采集處理子系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)2、多個(gè)微型攝像機(jī)4a-4d，每個(gè)微型攝像機(jī)分別通過數(shù)據(jù)傳輸線7連接到計(jì)算機(jī)2，所述的多個(gè)微型攝像機(jī)分別固定安裝在測(cè)試夾具3上；

所述材料微波參數(shù)測(cè)試子系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)分析儀1、計(jì)算機(jī)2、測(cè)試夾具3；網(wǎng)絡(luò)分析儀1和計(jì)算機(jī)2通過網(wǎng)線8連接，網(wǎng)絡(luò)分析儀1的port1通過微波傳輸線6a連接測(cè)試夾具3的第一端口3a,網(wǎng)絡(luò)分析儀1的port2通過微波傳輸線6b連接夾具3的第二端口3b。

每個(gè)攝像頭在夾具上均勻排列，每個(gè)攝像頭到待測(cè)樣品的距離相等。

待測(cè)樣品上方設(shè)有l(wèi)ed光源5。

微型攝像機(jī)的尺寸越小，對(duì)測(cè)試夾具性能的影響就越小，基于對(duì)市場(chǎng)上攝像機(jī)的了解，所述攝像頭選用直徑最小的2mm。

利用上述系統(tǒng)進(jìn)行材料微波參數(shù)精確測(cè)試的方法，首先對(duì)每個(gè)微型攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求解各個(gè)子坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量，通過多個(gè)攝像頭獲取樣品圖像數(shù)據(jù)，利用每個(gè)坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量，計(jì)算出樣品三維坐標(biāo)以及樣品材料在測(cè)試夾具中的真實(shí)位置坐標(biāo)和形狀變化量，并測(cè)試算法中的函數(shù)系數(shù)或求解域進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高測(cè)試精度。

每個(gè)攝像機(jī)都有自己的坐標(biāo)系，對(duì)微型攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，就是要建立每個(gè)攝像機(jī)的坐標(biāo)系與自定義的全局坐標(biāo)之間的關(guān)系，也就是每個(gè)攝像機(jī)子坐標(biāo)系與全局坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和位移向量。

具體的，所述方法包括如下步驟：

1)連接測(cè)試系統(tǒng)：將微波傳輸線6a連接在網(wǎng)絡(luò)分析儀1的port1與測(cè)試夾具3的第一端口3a之間、將微波傳輸線6b連接在網(wǎng)絡(luò)分析儀1的port2與測(cè)試夾具3的第二端口3b之間，連接網(wǎng)絡(luò)分析儀和計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸線7分別連接在微型攝像頭4a-4d上；

2)打開計(jì)算機(jī)2和網(wǎng)絡(luò)分析儀1，測(cè)量待測(cè)樣品9尺寸，并記錄；

3)打開測(cè)試軟件，測(cè)試未放置樣品時(shí)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

4)在未放置樣品的情況下，對(duì)微型攝像機(jī)4a-4d進(jìn)行標(biāo)定；

5)將待測(cè)樣品9放置在測(cè)試夾具3中，并通過網(wǎng)絡(luò)分析儀和測(cè)試軟件，獲取放置樣品后的測(cè)試數(shù)據(jù)；

6)通過微型攝像機(jī)4a-4d獲取樣品圖像數(shù)據(jù)，并利用圖像處理軟件計(jì)算出樣品的三維坐標(biāo)和形狀變化量；

7)將圖像處理數(shù)據(jù)導(dǎo)入測(cè)試軟件，并輸入樣品尺寸，結(jié)合之前測(cè)試的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和放置樣品后的測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算出樣品材料在不同頻率點(diǎn)下的微波參數(shù)。

若測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，則重復(fù)步驟(3)-(7)。

所述材料微波參數(shù)包括：復(fù)介電常數(shù)，磁導(dǎo)率，表面電阻率等。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。