[发明专利]一种自聚焦透镜后截距的测量方法

说明书

本发明公开了一种自聚焦透镜后截距的测量方法：使用CCD相机采集一组自聚焦透镜不同位置处的图像，光栅尺采集CCD相机采集图像时自聚焦透镜所在位置，并以自聚焦透镜位置信息为文件名保存到指定图库中；切割图像，提取图像中感兴趣区域包括：会聚点区域和自聚焦透镜边缘区域；利用亮度、面积和集中度来确定焦点位置；利用SFR算法来估计不同图像的锐利度，对锐利度进行插值处理，得到自聚焦透镜表面位置；自聚焦透镜表面与焦点位置的差值即为后截距；此方法利用插值算法，提高了后截距测量的精度及测量速度。

技术领域

本发明设计光学测量领域，具体是一种利用计算机测量自聚焦透镜后截距的方法。

背景技术

自聚焦透镜作为一个基本的光学元件，大量的被应用在军事、航天、医学、工业等领域。在各行各业对自聚焦透镜的品质要求不一样，故对其参数的测量格外重要，后截距即是自聚焦透镜的一个重要参数。长期以来，国内外都对后截距的测量做了大量的研究，产生了多种的测量方法，根据其方法制造了大量的自动化测量装置，但精度与效率仍达不到有效的统一。

发明内容

本发明的目的是提供一种自聚焦透镜后截距测量的方法，与现有技术相比较，本发明可以解决自聚焦透镜后截距测量速度慢以及精度低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案包括如下步骤：

(1)将自聚焦透镜放置在带有光栅尺的精密平移台上，使CCD相机与自聚焦透镜共光轴；精密平移台移动时，CCD相机采集一组自聚焦透镜不同位置处的自聚焦透镜图像，光栅尺采集CCD相机采集图像时自聚焦透镜所在位置，并以自聚焦透镜位置信息为文件名保存到指定图库中；

(2)计算机依次读取步骤(1)图库中的图像，切割图像，提取图像中感兴趣的区域，直至遍历完整个图库；所述的感兴趣区域包括自聚焦透镜会聚点区域和自聚焦透镜边缘区域；

(3)提取步骤(2)中会聚点区域的特征信息，包括亮度、面积和集中度信息，根据所述特征信息得到自聚焦透镜焦点位置，步骤如下：

a.提取步骤(2)中会聚点区域的灰度最大值，并将灰度最大值存储到数组Lm中：

Lm(i)＝max(A_i)，

其中，Lm为存储每张会聚点区域灰度最大值的数组，A为会聚点区域，i表示图库中的第i幅图像；

b.寻找Lm数组中的最大值p，保留会聚点区域最大值为p的图片；

c.提取步骤b中每张保留会聚点区域灰度最大值的面积，将所述的面积信息存储到数组Ly中，将其对应的自聚焦透镜位置信息存储到数组Lx中，对Ly、Lx进行拟合求极小值点，设置最接近极小值点的自聚焦透镜位置为初始焦点；

d.利用集中度来校正步骤c中的初始焦点，初始焦点所对应图像在图库中的序列为K；

e.以步骤d中的图库序列K为中心，取序列为K-3,K-2,K-1,K,K+1,K+2,K+3的图像，对其会聚点区域灰度最大值的面积进行插值处理，其最小值点即为自聚焦透镜焦点区域：

节点为：Mx(0)＜Mx(1)＜…＜Mx(5)＜Mx(6)，

函数值为：My(i)＝f(Mx(i))(i＝0,1,…,6)，

S(x)满足S(Mx(i))＝My(i)(i＝0,1,…,6)，

由定义可设

其中S_k(x)为[Mx(k-1),Mx(k)]上的三次多项式，且满足S_k(Mx(k-1))＝My(k-1),S_k(Mx(k))＝My(k)(k＝0,1,…,6)；