CN109459444A - 一种非金属表面气泡成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非金属表面气泡成像装置及方法。该装置包括光源模块和成像模块，光源模块用于发出入射光，并照射在待测样品的表面，成像模块用于采集待测样品的表面反射出的反射光，以获得成像结果。其中，光源模块的出光方向与待测样品的表面的夹角小于第一预设值；光源模块与待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值。相较于现有技术中在对待测样品的表面成像前，需对待测样品的表面进行涂墨以及涂抹白色粉末等前期处理，本发明实施例提供的技术方案可以省去前期处理的步骤，直接对待测样品的表面成像，进而简化成像操作步骤，避免成像失真，提高成像的准确性。

Description

一种非金属表面气泡成像装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及光电成像技术领域，尤其涉及一种非金属表面气泡成像装置及方法。

背景技术

随着建筑技术的发展及人们对建筑外观要求的逐步提高，人们对混凝土表面的质量会更加关注。混凝土在施工中由于材料、配比、拌制等原因，会使混凝土表面产生气泡，若要分析统计混凝土表面的气泡信息，需要先将混凝土表面的气泡成像。

现有技术中，先将混凝土待测样品进行涂墨处理，待墨汁烘干后，在混凝土待测样品的表面涂一层白色粉末，白色粉末会填充在存在气泡的凹陷处，最后再扫去气泡外的白色粉末，经过上述处理之后，混凝土待测样品的平坦区域将呈现黑色，气泡区域呈现将白色，然后对混凝土待测样品进行成像。

但是，在对混凝土待测样品进行成像之前，要经过复杂的前期处理，步骤繁琐，并且该前期处理会导致成像失真以及增加成像的不准确性。

发明内容

本发明提供一种非金属表面气泡成像装置及方法，以实现省去前期处理的步骤，直接对待测样品的表面成像，简化成像操作步骤。

第一方面，本发明实施例提供了一种非金属表面气泡成像装置，包括光源模块和成像模块；

光源模块用于发出入射光，并照射在待测样品的表面；

成像模块用于采集待测样品的表面反射出的反射光，以获得成像结果；

其中，光源模块的出光方向与待测样品的表面的夹角小于第一预设值；光源模块与待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值。

进一步地，第一预设值为10°，第二预设值为5mm，第三预设值为10mm。

进一步地，光源模块包括多个发光单元，多个发光单元的出光方向沿成像模块的光轴成中心对称。

进一步地，多个发光单元围绕成像模块呈圆周排列；沿围绕圆周方向相邻发光单元的距离小于第四预设值。

进一步地，发光单元为定向LED灯珠。

进一步地，发光单元的发光颜色为白色。

进一步地，该装置还包括承载台，承载台用于承载待测样品。

进一步地，成像模块包括数码显微镜。

进一步地，该装置还包括图像处理模块，图像处理模块用于根据成像结果分析待测样品的表面的气泡分布信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种非金属表面气泡成像方法，该方法由上述任一种非金属表面气泡成像装置执行，该方法包括：

光源模块发出的入射光照射在待测样品的表面；

成像模块采集待测样品的表面反射出的反射光以获得成像结果。

进一步地，在光源模块发出的入射光照射在待测样品的表面之前，还包括：

对待测样品的表面进行抛光处理。

进一步地，非金属表面气泡成像装置还包括图像处理模块；

在成像模块采集待测样品的表面反射出的反射光以获得成像结果之后还包括：

图像处理模块用于根据成像结果分析待测样品的表面的气泡分布信息。

本发明实施例提供的非金属表面气泡成像装置，通过光源模块的出光方向与待测样品的表面的夹角小于第一预设值，且光源模块与待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值，使得待测样品的表面的气泡区域不会反射光源模块发出的光，且非气泡区域能够对光源模块发出的光进行漫反射，由此，在对待测样品的表面进行成像前，无需对待测样品表面进行繁琐的前期处理，解决了现有技术中由于需要对待测样品的表面进行前期处理带来的操作繁琐、成像失真以及降低成像准确性的问题，实现直接对待测样品的表面成像，简化成像操作步骤，避免成像失真，提高成像准确性。

附图说明

图1是现有技术提供的非金属表面气泡成像装置的成像原理图；

图2是本发明实施例提供的一种非金属表面气泡成像装置的结构示意图；

图3是利用非金属表面气泡成像装置的气泡区域成像原理图；

图4是利用非金属表面气泡成像装置的非气泡区域成像原理图；

图5是本发明实施例提供的一种气泡区域成像示意图；

图6是本发明实施例提供的一种非金属表面气泡成像方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

如背景技术所述，现有技术中对非金属待测样品的表面进行成像之前需对待测样品的表面进行前期处理，但是本领域技术人员研究发现，对待测样品的表面进行前期处理之后，会引发一些问题。首先，在待测样品的表面涂墨后，墨汁会下陷进入到气泡的内部，当气泡较小时，气泡的内部会被墨汁填满，使得气泡中不能再填充白色粉末，导致较小的气泡不能被识别；即使气泡较大，气泡内壁也会形成具有一定的厚度的墨汁层，导致气泡的面积以及直径相应缩小，无法准确反映出气泡的真实的面积和直径。其次，在气泡内部填充满白色粉末时，虽然白色粉末直径较小，但依然会存在一些微小空隙没有得到填充，使得在对待测样品表面成像时，这些微小空隙无法显示出应有的白色，导致气泡无法完整展现其原有的形状；此外，当擦去待测样品的表面的多余白色粉末时，很容易将白色粉末拖带至待测样品的表面的非气泡区域，导致成像时将白色粉末拖带处的无气泡区域也显现为白色，增加了成像的不准确性。可见，对待测样品进行前期处理不仅步骤繁琐，而且会导致成像失真以及增加了成像的不准确性。

图1是现有技术提供的非金属表面气泡成像装置的成像原理图。本领域的技术人员结合现有技术提供的非金属表面气泡成像装置的成像原理对上述问题进行分析后发现，造成上述问题的根本原因是，现有非金属表面气泡成像装置成像时，若不对待测样品的表面进行前期处理，针对光源发出的入射光，待测样品的表面的气泡区域和非气泡区域无差别地反射光源发出的光，导致成像时气泡区域和非气泡区域的颜色相同，即气泡区域和非气泡区域不能被区别开，所以必须对待测样品进行前期处理，以使待测样品的表面的气泡区域呈白色，能够反射光源发出的光，且非气泡区域呈黑色，吸收反射光源发出的光，进而使气泡区域和非气泡区域在成像时呈现为不同的颜色。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种非金属表面气泡成像装置。该装置包括光源模块和成像模块。光源模块用于发出入射光，并照射在待测样品的表面；成像模块用于采集待测样品的表面反射出的反射光，以获得成像结果。

其中，光源模块的出光方向与待测样品的表面的夹角小于第一预设值；光源模块与待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值。

可选的，第一预设值为10°，第二预设值为5mm，第三预设值为10mm。

本发明实施例提供的非金属表面气泡成像装置，通过光源模块的出光方向与待测样品的表面的夹角小于第一预设值；光源模块与待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值，这样设置的实质是待测样品的表面的气泡区域不会反射光源模块发出的光，且非气泡区域能够对光源模块发出的光进行漫反射，由此，在对待测样品的表面进行成像前，无需对待测样品表面进行繁琐的前期处理，解决了现有技术中由于需要对待测样品的表面进行前期处理带来的操作繁琐、成像失真以及降低成像准确性的问题，达到了能够直接对待测样品的表面成像，进而简化成像操作步骤，避免成像失真，提高成像准确性的效果。

图2是本发明实施例提供的一种非金属表面气泡成像装置的结构示意图。在上述技术方案的基础上，光源模块10包括多个发光单元110，多个发光单元110的出光方向沿成像模块20的光轴210呈中心对称。这样设置使得多个发光单元110发出的多束入射光以从四周向中心聚拢的方向照射在待测样品上，进而使得入射光较大程度地照射在待测样品上，提高光能利用率。

图3是利用非金属表面气泡成像装置的气泡区域成像原理图。图4是利用非金属表面气泡成像装置的非气泡区域成像原理图。参照图2至图4，由于光源模块10的出光方向与待测样品的表面的夹角较小，且光源模块10与待测样品的表面之间的距离较近，因此，当光源模块10发出的入射光照射到气泡内部时，由于气泡的凹陷，入射光在气泡内部经过多次反射后依旧停留在气泡内，即没有光线能够反射到成像模块20；当光源模块10发出的入射光照射到非气泡区域时，非气泡区域对入射光进行漫反射，即有光线能够反射到成像模块20。

需要说明的是，继续参照图2至图4，若在对待测样品的表面成像之前，对待测样品的表面进行抛光处理，则气泡的边缘会形成一个缓坡310，由于缓坡310和成像模块20的夹角较小，因此，当光源模块10发出的入射光照射到缓坡310时，缓坡310对入射光接近于镜面反射地反射到成像模块20，即有较强的光线进入成像模块20。

光源模块10的具体设置方法有多种。可选的，多个发光单元110围绕成像模块20呈圆周排列，发光单元110的发光颜色为白色。

示例性的，图5是本发明实施例提供的一种气泡区域成像示意图。参见图5，气泡内部区域311呈黑色，气泡边缘区域312呈亮白色，非气泡区域313呈白色。由此便可以得出待测样品表面的气泡区域的两个必要条件：第一，气泡区域呈现黑色，第二，黑色区域外部包围有光圈。凡是具备上述两个条件的区域即为气泡区域。

需要说明的是，若发光单元110的发光颜色还可以为红色、绿色或黄色等，但是，当发光单元110的发光颜色为白色时，待测样品的表面的非气泡区域313可以呈现白色，即能够将待测样品表面的底色完全遮盖住，并且，气泡边缘区域312与气泡内部区域311色差更明显，从而有利于气泡区域的识别。

需要说明的是，图2至图4仅示例性地示出多个发光单元110围绕成像模块20呈圆周排列，但非对本申请非金属表面气泡成像装置的限定，在其他实施方式中，还可以设置多个发光单元110围绕成像模块20呈矩形、菱形或椭圆排列，本领域技术人员可根据实际情况设定。

需要说明的是，该非金属表面气泡成像装置还可以用于部分金属表面气泡的成像，由气泡区域成像原理可知，金属的底色与黑色的色差越大，成像时气泡区域和非气泡区域的色差越大，越容易分辨气泡位置。此外，由于金属韧性较强，对金属表面进行抛光处理后，气泡边缘不会形成缓坡310，则成像时气泡区域完全呈现黑色，黑色区域外不存在光圈。

可选的，沿围绕圆周方向相邻发光单元110的距离小于第四预设值。示例性的，相邻发光单元110相贴设置。相邻发光单元110的距离可根据实际情况设置，只要能够实现气泡边缘区域312形成的光圈亮度均匀且闭合即可，本申请不对此进行限定。

可选的，发光单元110为定向LED灯珠。这样设置使得发光单元110发出的光线中，照射到待测样品表面的部分占比较大，进一步提高光能利用率。

在上述实施方式的基础上，该非金属表面气泡成像装置还可以包括承载台，承载台用于承载待测样品。

可选的，成像模块20包括数码显微镜。数码显微镜能够将数码显微镜看到的成像结果进行数模转换，以使该成像结果传输至计算机上，从而方便对成像结果进行分析、保存或展示等操作。

示例性的，可根据实际情况，通过调整数码显微镜的放大倍数，对待测样品的表面进行放大成像，或对待测样品的表面进行1:1成像之后，再对成像结果进行放大或缩小处理，本申请对此不做限定。

可选的，该装置还包括图像处理模块(图2至图4未示出)，图像处理模块用于根据成像结果分析待测样品的表面的气泡分布信息。

示例性的，可根据成像结果分析待测样品的表面的气泡的大小、面积以及气泡之间的间距。

基于同上的发明构思，本发明实施例还提供了一种非金属表面气泡成像方法，该方法由上述任一种非金属表面气泡成像装置执行。图6是本发明实施例提供的一种非金属表面气泡成像方法的流程图。该方法包括：

S110、光源模块发出的入射光照射在待测样品的表面；

S120、成像模块采集待测样品的表面反射出的反射光以获得成像结果。

由于该非金属表面气泡成像方法适用于上述实施方式提供的任一种非金属表面气泡成像装置，因此，该非金属表面气泡成像方法具有上述实施方式中的非金属表面气泡成像装置相同或相应的有益效果，未详尽解释之处，可参照上文理解，在此不再赘述。

在上述实施方式的基础上，可选的，在光源模块发出的入射光照射在待测样品的表面之前，还包括：

对待测样品的表面进行抛光处理。

可选的，非金属表面气泡成像装置还包括图像处理模块；

在成像模块采集待测样品的表面反射出的反射光以获得成像结果之后还包括：

图像处理模块用于根据成像结果分析待测样品的表面的气泡分布信息。

示例性的，首先，根据成像结果识别气泡区域，将内部呈现黑色且黑色的区域外部包围有闭合光圈的位置识别为气泡区域。然后，根据识别出的气泡区域统计气泡的个数、计算每个气泡的面积以及计算每个气泡与其它气泡之间的距离。需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况根据成像结果分析待测样品的表面的气泡分布信息，本申请对此不做限定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种非金属表面气泡成像装置，其特征在于，包括光源模块和成像模块；

所述光源模块用于发出入射光，并照射在待测样品的表面；

所述成像模块用于采集所述待测样品的表面反射出的反射光，以获得成像结果；

其中，所述光源模块的出光方向与所述待测样品的表面的夹角小于第一预设值；所述光源模块与所述待测样品的表面之间的距离大于第二预设值，并小于第三预设值。

2.根据权利要求1所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述第一预设值为10°，所述第二预设值为5mm，所述第三预设值为10mm。

3.根据权利要求1所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述光源模块包括多个发光单元，多个所述发光单元的出光方向沿所述成像模块的光轴成中心对称。

4.根据权利要求3所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述多个发光单元围绕所述成像模块呈圆周排列；沿围绕圆周方向相邻所述发光单元的距离小于第四预设值。

5.根据权利要求3所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述发光单元为定向LED灯珠。

6.根据权利要求3所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述发光单元的发光颜色为白色。

7.根据权利要求1所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，还包括承载台，所述承载台用于承载所述待测样品。

8.根据权利要求1所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，所述成像模块包括数码显微镜。

9.根据权利要求1所述的非金属表面气泡成像装置，其特征在于，还包括图像处理模块，所述图像处理模块用于根据所述成像结果分析所述待测样品的表面的气泡分布信息。

10.一种非金属表面气泡成像方法，其特征在于，所述非金属表面气泡成像方法由权利要求1-7任一所述的非金属表面气泡成像装置执行；

所述非金属表面气泡成像方法包括：

所述光源模块发出的入射光照射在所述待测样品的表面；

所述成像模块采集所述待测样品的表面反射出的反射光以获得成像结果。

11.根据权利要求10所述的非金属表面气泡成像方法，其特征在于，在所述光源模块发出的入射光照射在所述待测样品的表面之前，还包括：

对所述待测样品的表面进行抛光处理。

12.根据权利要求10所述的非金属表面气泡成像方法，其特征在于，所述非金属表面气泡成像装置还包括图像处理模块；

在所述成像模块采集所述待测样品的表面反射出的反射光以获得所述成像结果之后还包括：

所述图像处理模块用于根据所述成像结果分析所述待测样品的表面的气泡分布信息。