本發(fā)明涉及薄膜缺陷檢測，具體涉及一種薄膜表面缺陷檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、薄膜表面缺陷檢測是一種用于識別和評估薄膜材料表面缺陷的技術(shù)方法。薄膜材料常用于電子、光學(xué)和包裝等領(lǐng)域，其表面質(zhì)量直接影響其性能和使用壽命。缺陷檢測的目的是在生產(chǎn)過程中及時發(fā)現(xiàn)和定位薄膜表面的劃痕、氣泡、顆粒、褶皺等缺陷，以確保產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2、薄膜表面缺陷檢測通常采用光學(xué)成像、激光檢測、超聲波等多種技術(shù)手段，通過對反射、散射或透射光的分析來識別不同類型的缺陷。自動化的缺陷檢測系統(tǒng)利用圖像處理和機器學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)對薄膜表面缺陷的快速分類和評估，從而大幅提升檢測效率并降低人力成本。這類檢測技術(shù)對提升薄膜材料的制造精度和產(chǎn)品合格率起到了重要作用。

3、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處：

4、在薄膜生產(chǎn)過程中，由于背景顏色或紋理復(fù)雜，尤其是在特定光線條件或干擾物（如機械油污、灰塵）的作用下，薄膜可能會反射出非真實的紋理。這些偽紋理可能會被檢測系統(tǒng)誤認(rèn)為缺陷，導(dǎo)致誤報率驟升，干擾正常檢測。且當(dāng)偽紋理誤報增多時，檢測系統(tǒng)通常需要頻繁地調(diào)整和調(diào)試以優(yōu)化檢測算法，減少干擾影響。但是，這樣的調(diào)整并非一勞永逸，可能導(dǎo)致檢測系統(tǒng)在不同生產(chǎn)批次、不同光線條件下反復(fù)出現(xiàn)誤報問題，迫使生產(chǎn)線停機進行校準(zhǔn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種薄膜表面缺陷檢測方法及系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中不足。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種薄膜表面缺陷檢測方法，包括以下步驟：

3、s1：在檢測系統(tǒng)中加入兩組不同方向的光源，包括一組垂直光源和一組斜向光；使用相機從兩個不同方向分別拍攝薄膜表面的圖像，獲取在垂直光源和斜向光源下的反射強度數(shù)據(jù)；

4、s2：在檢測系統(tǒng)中引入多頻率光源，包括可見光和紅外光源；分別采集可見光和紅外光照下的薄膜圖像，并獲取每個像素在不同頻率光源下的響應(yīng)差異數(shù)據(jù)；

5、s3：對于每個像素點，對不同方向光源的反射強度數(shù)據(jù)以及不同頻率光照下的響應(yīng)差異數(shù)據(jù)進行特征提取，分別提取反射強度數(shù)據(jù)中的發(fā)射強度波動特征，以及提取響應(yīng)差異數(shù)據(jù)中的光源響應(yīng)偏差特征；

6、s4：對提取出的發(fā)射強度波動特征以及光源響應(yīng)偏差特征進行綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果評估檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性；

7、s5：將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為不同的等級，將其劃分為高準(zhǔn)確性檢測等級，中準(zhǔn)確性檢測等級和低準(zhǔn)確性檢測等級，并進行相應(yīng)的處理；

8、s6：對于中準(zhǔn)確性檢測等級，對固定時間段內(nèi)檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整檢測系統(tǒng)中光源的強度和角度，以提高檢測準(zhǔn)確性。

9、優(yōu)選的，s3中，對每個像素點的發(fā)射強度波動特征進行分析后生成發(fā)射強度波動指數(shù)，發(fā)射強度波動指數(shù)的獲取方法為：

10、對于每個像素點，在不同方向光源下采集其發(fā)射強度數(shù)據(jù)分別為和，其中t表示時間序列；計算不同方向光源的強度差異，得到發(fā)射強度波動信號，表達式為：；使用離散傅里葉變換dft將時域信號轉(zhuǎn)換到頻域，以分析其頻率成分，離散傅里葉變換的表達式為：；其中：是波動信號在頻率f處的傅里葉變換結(jié)果，n是采樣點總數(shù)，為離散傅里葉變換的核函數(shù)，j是虛數(shù)單位，表示相位信息，f是頻率，計算每個頻率分量的幅度，以獲取信號的頻譜強度，幅度計算表達式為：；其中：和分別是頻譜在頻率f處的實部和虛部，對頻譜進行能量劃分，提取高頻能量作為發(fā)射強度波動指數(shù)，高頻能量的計算表達式為：；其中：是定義高頻部分的最低頻率，取信號的中間頻率，是采樣的最高頻率，對高頻能量進行歸一化，得到發(fā)射強度波動指數(shù)，表達式為：；其中，hk為發(fā)射強度波動指數(shù)。

11、優(yōu)選的，s3中，對每個像素點的光源響應(yīng)偏差特征進行分析后生成光源響應(yīng)偏差指數(shù)，光源響應(yīng)偏差指數(shù)的獲取方法為：

12、在檢測系統(tǒng)中，對每個像素點記錄其在不同光源下的響應(yīng)強度，可見光下的響應(yīng)強度記為，紅外光下的響應(yīng)強度記為；利用曼哈頓距離計算該像素點在不同光源下的響應(yīng)差異，表達式為：；其中：表示像素點在可見光和紅外光下的響應(yīng)偏差，即光源響應(yīng)偏差，對光源響應(yīng)偏差進行歸一化處理，生成光源響應(yīng)偏差指數(shù)，歸一化的公式為：；其中：gh為光源響應(yīng)偏差指數(shù)，和分別為圖像中所有像素點響應(yīng)偏差的最小值和最大值。

13、優(yōu)選的，s4中，對提取出的發(fā)射強度波動特征以及光源響應(yīng)偏差特征進行綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果評估檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性，具體為：

14、將發(fā)射強度波動指數(shù)和光源響應(yīng)偏差指數(shù)轉(zhuǎn)換為綜合特征向量，將綜合特征向量作為機器學(xué)習(xí)模型的輸入，機器學(xué)習(xí)模型以每組綜合特征向量預(yù)測檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值標(biāo)簽為預(yù)測目標(biāo)，以最小化對所有檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值標(biāo)簽的預(yù)測誤差之和作為訓(xùn)練目標(biāo)，對機器學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練，直至預(yù)測誤差之和達到收斂時停止模型訓(xùn)練，根據(jù)模型輸出結(jié)果確定檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值，其中，機器學(xué)習(xí)模型為多項式回歸模型。

15、優(yōu)選的，s5中，將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為不同的等級，將其劃分為高準(zhǔn)確性檢測等級，中準(zhǔn)確性檢測等級和低準(zhǔn)確性檢測等級，具體為：

16、將獲取到的檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值與梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值進行比較，梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值包括第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，且第一標(biāo)準(zhǔn)閾值小于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值分別與第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值進行對比；

17、若檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值大于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，說明檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性高，此時生成高準(zhǔn)確識別信號，并將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為高準(zhǔn)確性檢測等級；

18、若檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值大于或等于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值且小于或等于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值，說明檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性一般，此時生成中準(zhǔn)確識別信號，并將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為中準(zhǔn)確性檢測等級；

19、若檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性值小于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值，說明檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性低，此時生成低準(zhǔn)確識別信號，并將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為低準(zhǔn)確性檢測等級。

20、優(yōu)選的，s6中，對于中準(zhǔn)確性檢測等級，對固定時間段內(nèi)檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整檢測系統(tǒng)中光源的強度和角度，以提高檢測準(zhǔn)確性，具體為：

21、在固定時間段內(nèi)記錄檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性值，形成一個時間序列，其中表示時間t時刻的準(zhǔn)確性值，使用指數(shù)平滑法來預(yù)測下一時間段的準(zhǔn)確性值，其預(yù)測公式為：；其中：是下一個時間點的預(yù)測準(zhǔn)確性值，α是平滑因子，取值在[0,1]之間；

22、若預(yù)測準(zhǔn)確性值大于等于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)定的正常狀態(tài)下的預(yù)測準(zhǔn)確性值參考閾值，說明檢測系統(tǒng)檢測狀態(tài)穩(wěn)定，維持當(dāng)前光源設(shè)置；若預(yù)測準(zhǔn)確性值小于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)定的正常狀態(tài)下的預(yù)測準(zhǔn)確性值參考閾值，說明檢測系統(tǒng)檢測準(zhǔn)確性下降，需要進行光源調(diào)整。

23、優(yōu)選的，當(dāng)預(yù)測準(zhǔn)確性值小于預(yù)測準(zhǔn)確性值參考閾值時，提高光源的強度i，以增加對真實缺陷的對比度，強度調(diào)整公式為：；其中：是調(diào)整后的光源強度，是當(dāng)前光源強度，表示當(dāng)前預(yù)測準(zhǔn)確性與目標(biāo)準(zhǔn)確性值之間的差距，為目標(biāo)準(zhǔn)確性值，β是強度調(diào)整系數(shù)；當(dāng)預(yù)測準(zhǔn)確性值小于預(yù)測準(zhǔn)確性值參考閾值時，調(diào)整光源角度θ以改善光照分布，通過改變?nèi)肷浣嵌?，提升缺陷的顯現(xiàn)效果，角度調(diào)整公式為：；其中：是調(diào)整后的光源角度，是當(dāng)前光源角度，γ是角度調(diào)整系數(shù)。

24、本發(fā)明還提供了一種薄膜表面缺陷檢測系統(tǒng)，包括光源配置模塊、多頻率光源模塊、特征提取模塊、準(zhǔn)確性評估模塊，檢測等級劃分模塊以及動態(tài)調(diào)整模塊；

25、光源配置模塊：在檢測系統(tǒng)中加入兩組不同方向的光源，包括一組垂直光源和一組斜向光；使用相機從兩個不同方向分別拍攝薄膜表面的圖像，獲取在垂直光源和斜向光源下的反射強度數(shù)據(jù)；

26、多頻率光源模塊：在檢測系統(tǒng)中引入多頻率光源，包括可見光和紅外光源；分別采集可見光和紅外光照下的薄膜圖像，并獲取每個像素在不同頻率光源下的響應(yīng)差異數(shù)據(jù)；

27、特征提取模塊：對于每個像素點，對不同方向光源的反射強度數(shù)據(jù)以及不同頻率光照下的響應(yīng)差異數(shù)據(jù)進行特征提取，分別提取反射強度數(shù)據(jù)中的發(fā)射強度波動特征，以及提取響應(yīng)差異數(shù)據(jù)中的光源響應(yīng)偏差特征；

28、準(zhǔn)確性評估模塊：對提取出的發(fā)射強度波動特征以及光源響應(yīng)偏差特征進行綜合分析，根據(jù)分析結(jié)果評估檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性；

29、檢測等級劃分模塊：將檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性劃分為不同的等級，將其劃分為高準(zhǔn)確性檢測等級，中準(zhǔn)確性檢測等級和低準(zhǔn)確性檢測等級，并進行相應(yīng)的處理；

30、動態(tài)調(diào)整模塊：對于中準(zhǔn)確性檢測等級，對固定時間段內(nèi)檢測系統(tǒng)識別薄膜表面真實缺陷的準(zhǔn)確性進行預(yù)測，根據(jù)預(yù)測結(jié)果動態(tài)調(diào)整檢測系統(tǒng)中光源的強度和角度，以提高檢測準(zhǔn)確性。

31、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點：

32、1、本發(fā)明通過引入兩組不同方向的光源（垂直光源和斜向光源）以及多頻率光源（可見光和紅外光），使檢測系統(tǒng)能夠獲取薄膜表面在不同光源條件下的反射和響應(yīng)差異數(shù)據(jù)，全面捕捉缺陷特征。通過特征提取技術(shù)，提取出發(fā)射強度波動特征和光源響應(yīng)偏差特征，并將這些特征輸入多項式回歸模型，生成準(zhǔn)確性值，以評估系統(tǒng)識別薄膜真實缺陷的能力，并根據(jù)準(zhǔn)確性值將檢測等級劃分為高、中、低三個等級，便于針對不同的檢測準(zhǔn)確性等級進行適應(yīng)性調(diào)整。

33、2、本發(fā)明通過動態(tài)預(yù)測檢測準(zhǔn)確性值，能夠識別中準(zhǔn)確性等級下檢測系統(tǒng)可能的性能波動，從而自動調(diào)整光源的強度和角度，優(yōu)化光照分布，提高對真實缺陷的檢測對比度。這一方法大幅降低了偽紋理引發(fā)的誤報率，減少了因光照條件或背景紋理復(fù)雜性造成的系統(tǒng)誤報問題，避免了頻繁停機調(diào)試和校準(zhǔn)，實現(xiàn)了薄膜表面缺陷檢測的高效、穩(wěn)定和適應(yīng)性強的運行效果。