实验平台拍摄精度记录

实验设计 20231102

实验目的

本次实验为了验证铜箔的针孔缺陷的成像是否会有衍射现象；同时，在模拟现场精度的情况下，探索鲁棒的针孔尺度检测算法。（考虑2m幅宽的材料，使用4个8k线阵相机，理想精度可以达到0.0610mm/pixel，这是最小精度，典型值是0.067mm/pixel）

实验器材

• 测试样本
  • 标准样本：10微米，20微米，50微米，100微米
  • 现场样本：若干
• 海康威视面阵相机MV-CH089-10UM
• 镜头：50mm 16mm 8mm
• 光源：

实验设计

1. 使用高精度的成像和平行光源，观察是否有明显的衍射现象。
2. 模拟实际精度，获取图片并探索高精度检测算法。

实验记录

高精度成像测试一

相机横向分辨率	纵向分辨率	镜头焦距 mm	成像距离(物到镜头) mm	精度 mm/pixel	光源
5472	3648	50	400	0.0109649122807018	LTS-2PFT5050-W
10um成像： 20um成像： 50um成像：
100um成像：

现象分析：

10um、20um成像中间有黑点，类似牛顿环实验现象，成像原理待探究。

高精度成像测试二

相机横向分辨率	纵向分辨率	镜头焦距 mm	成像距离(物到镜头) mm	分辨率 mm/pixel	光源
5472	3648	50	220	0.0087025316455696	LTS-2PFT5050-W
10um成像：发现如果不对铜箔施加张力，铜箔表面不平整，成像依旧会出现中间的暗点；但是施加压力后，中间暗点消失。
有张力情况下的20um成像、50um成像、100um成像，没有特殊现象，原图已经保存。

Z6号样本： 观察到的其他有趣现象：使用相机的彩色模式，10um孔成像边界呈绿色，20、50、100um孔的成像这种效应逐渐消失。

阶段结论

肉眼观察认为没有类似艾里斑的衍射图样

模拟成像测试一

实验设计 20231106

实验目的

本次实验为了验证铜箔的针孔缺陷的成像是否会有衍射现象；同时，在模拟现场精度的情况下，探索鲁棒的针孔尺度检测算法。（考虑2m幅宽的材料，使用4个8k线阵相机，理想精度可以达到0.0610mm/pixel，这是最小精度，典型值是0.067mm/pixel）

实验器材

• 测试样本，使用亚克力板夹持
  • 标准样本：10微米，20微米，50微米，100微米
  • 现场样本：若干
• 海康威视面阵相机MV-CH089-10UM
• 镜头：50mm 16mm 8mm
• 光源：

实验步骤

1. 使用高精度的成像和平行光源，观察是否有明显的衍射现象。
2. 模拟实际精度，获取图片并探索高精度检测算法。

实验记录

高精度成像测试三

现象记录

1. 不管使用平行或者非平行光，10um成像均是圆孔状，未发现衍射现象。
2. 像素大小大约为4×4个像素，那么圆孔直径应该是4um？
3. 两侧的圆孔成像不是标准圆形，似乎和光源位置有关？和光线是否平行有关？和孔本来的形状有关？
4. 仅移动光源的位置，成像的形态不变，只是明暗变化
5. 移动同一个孔在视野中的位置，成像形态发生如下变化（孔在视野的右侧-正中-左侧）
6. 初步结论：可能和面阵相机的视场畸变相关
7. 计算得到的面积大概是实际面积的倍，这个是什么原理呢？
8. 使用激光笔做光源（平行度应该比较好），成像的效果不过是更大更亮了而已，观察不到衍射光斑。
9. 曝光调低一点？
10. 没用，只是变暗了而已，不是因为曝光太强掩盖了衍射图样
11. 用力按压（其实不清楚材料相对来说更加平整还是弯曲），出现了类似”艾里斑“的图样！而且尺度在40×40像素左右！也就是成像尺度上放大了40倍，成像大约是0.4mm（目前和理论仿真仍然对不上）
12. 接下来，拍摄更大孔的按压图片，观察大孔，无衍射的大小。
13. 然后更换镜头，观察相机
14. 非平行光和平行光相比，似乎只是成像更暗了一些，可以通过增加曝光改善？但应该考虑到增大曝光导致的噪声增加；如果增大光源亮度又会导致能耗增加。看来还是使用平行光比较优秀。

高精度成像测试四

现象记录

1. 观察到了类似于昨天的现象：同一个孔，在视野的上部，中部、下部有不同的成像特点。

高精度成像测试五

现象记录

低精度成像测试一

现象记录

1. 10um有的孔对比度很低，少数对比度比较强，像素大小都在3×3左右，绝对不会超过5×5
2. 放大倍率与孔的尺度存在正比例关系
3. 此实验条件的精度模拟了现场情况下能达到的较高精度，但是拍摄薄样本时，对比度极低，难以观察。
4. 可能原因：孔太小，背景光源比材料大，杂散光源进入镜头太多。

实验分析和结论

高精度成像实验分析

1. 10、20um的小孔可以观察到类似与衍射条纹的图样。暂且认为是衍射造成的条纹，不清楚材料弯曲是否是产生圆环状条纹的原因。暂未在薄样本上观察到圆环条纹图样。
2. 物料是否平整对于成像存在影响。尤其是10、20um较小尺度的针孔，物料的平整度会直接影响成像大小和圆环条纹图样是否明显。
3. 在使用当前面阵相机和镜头的情况下，视场四周的畸变对针孔的成像确实存在较大影响，会导致圆形的亮斑扭曲，亮度降低。
4. 观察亮斑的大小和针孔实际大小（假设标准样本的针孔是圆形，且提供的尺寸精确），成像会放大针孔的实际尺寸。
5. 针孔越大，放大倍率越小。
6. 光源到物料距离和放大倍率之间没有明显关系。
7. 理想的衍射模型和小孔成像模型都不能较好的解释放大倍率关系。
8. 模拟现场的最高分辨率，难以检测10um及以下的针孔。

实验设计20231108

实验目的

• 探究实际薄样本上的针孔成像，是否可以观察到圆环条纹图样
• 探究放大倍率的理论建模

实验器材

实验步骤

实验记录

中精度成像测试一

此次实验数据过于异常，不可信

中精度成像测试二

中精度成像测试三

分析和结论

1. 放大倍率和针孔直径成反比例关系；
2. 放大倍率和物料到镜头距离不存在单调关系；
3. 假说——孔越小衍射角越大，所以成像越大；同时，在衍射角一定的情况下，镜头越远，进入镜头的光通量越少，导致了成像变小。

实验设计20231115

实验目的

• 重复实验验证实验结果

实验器材

同上

实验步骤

使用面阵相机MV-CH089-10UM，组合50mm、16mm镜头，更改成像距离以调整分辨率，拍摄两份样本的图像并处理。

实验记录

实验设计 20231106 新增光源信息

高精度成像测试三 新增现象与结论

1. 按压引发衍射：用力按压铜箔时，出现类似“艾里斑”的图样，尺度约40×40像素（成像放大约40倍，对应实际尺寸~0.4mm，与理论仿真暂未匹配）。
2. 光源选择建议：非平行光仅导致成像变暗，可通过增加曝光补偿；但需权衡噪声与能耗，平行光更具优势。

高精度成像测试四 新增视野位置影响

观察到同一针孔在不同视野位置（上部、中部、下部）呈现差异化成像特征，初步推测与面阵相机视场畸变相关。

高精度成像测试五 未完成记录（保留框架）

低精度成像测试一 框架（保留关键参数）

待检查的补充内容

• CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages：基于潜在扩散模型的4倍超分辨率框架，针对开放图像数据集优化，可用于提升低分辨率图像细节以辅助针孔缺陷检测。
• Real-ESRGAN：面向真实场景退化图像的超分辨率重建模型，擅长处理噪声、模糊等复杂退化，可为实验中低质量成像提供增强方案。

待检查的补充内容

• CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages
• Real-ESRGAN

这两个内容涉及图像超分辨率领域的开源模型与技术，属于基础内容未提及的独特、优质信息，值得保留。

待检查的补充内容

• CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages
• Real-ESRGAN

这两项内容涉及超分辨率模型技术，属于实验中可能用于提升图像质量以辅助针孔检测的新方法，基础内容中未提及此类技术方向，具有独特性和潜在应用价值，值得保留。

待检查的补充内容

1. CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages

2. Real-ESRGAN

待检查的补充内容

• CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages
• Real-ESRGAN

以上内容涉及图像超分辨率技术，是实验中探索高精度针孔尺度检测算法时可参考的方法，未被「基础内容」提及，属于独特且有价值的补充信息。

待检查的补充内容

1. CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages

2. Real-ESRGAN

待检查的补充内容

• CompVis/ldm-super-resolution-4x-openimages
• Real-ESRGAN