一种用于镜头MTF测试的自动对心方法与流程

一种用于镜头mtf测试的自动对心方法
技术领域
1.本发明涉及镜头测试技术领域，具体涉及到一种用于镜头mtf测试的自动对心方法。


背景技术：

2.mtf测试机台在进行测试过程中，镜头是放置于专用驱盘的孔位上，专用驱盘针对镜头结构单独加工而成，专用驱盘的孔位相隔一段固定距离可放置一颗待测镜头。通过mtf测试机台的控制电机来驱动专用驱盘活动可调节待测镜头的位置，理想状态下当人为调机将第一颗待测镜头正确对心后，后续只需控制电机移动上述固定距离即可依次将每颗镜头正确对心。
3.但是专用驱盘作为加工件存在一定加工误差，会导致专用驱盘按照上述距离移动后，并不能达到理想效果，在成像系统中出现严重偏心现象。因此需要使用一种对心方法实现程序自动对心，提高测试效率，实现全盘自动化测试。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于镜头mtf测试的自动对心方法。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于镜头mtf测试的自动对心方法，包括以下步骤：
6.步骤1，针对镜头结构设计专用驱盘，所述专用驱盘上设置有若干均匀排布的孔位，将若干镜头放置在孔位中，将专用驱盘放置在mtf测试机台上，通过mtf测试机台对镜头依次进行测试；
7.步骤2，在mtf测试机台对其中一个待测镜头测试时，移动专用驱盘使得待测镜头中心与mtf测试机台的reticle中心、中心相机光轴中心预对准，所述reticle的图像为“h”型；
8.步骤3，针对待测镜头设计活动路径并使专用驱盘按活动路径移动，每移动一次待测镜头便通过中心相机获取图像，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征，若出现“h”型特征，停止移动待测镜头；
9.步骤4，通过计算“h”型的质心位置，从而计算出“h”型在图像上的偏心像素数，最后经过相机成像原理，计算出镜头实际偏心距离，进而驱动专用驱盘按实际偏心距离反向移动，实现自动对心。
10.进一步的，所述专用驱盘的孔位中心的横向间距和纵向间距均为9.5mm。
11.进一步的，所述待测镜头的活动路径由x方向移动和y方向移动构成，单次活动只在x方向或y方向上单独移动，整体的活动路径以螺旋状轨迹结构从初始位置向外围绕初始位置活动。
12.进一步的，根据中心相机的分辨率计算待测镜头的活动路径；
13.所述中心相机的分辨率为720*540，所述reticle“h”型的两竖线实际间距为dh＝0.1mm，中心相机为ccd工业相机，中心相机的像素大小为7.4um，根据待测镜头efl1和工业相机镜头efl2，计算系统放大倍率mag＝efl2/efl1≈16；得到“h”型的两竖线的间隔像素数为δh＝dh*1000*mag/7.4≈220pixel；“h”型的横线距离上下图像边缘的像素数为540/2＝270pixel；
14.最后计算得出x方向的移动步距为50um，所述y方向的移动步距为125um。
15.进一步的，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征，具体包括：
16.若存在“h”型特征说明图像中存在三条直线，即两竖线和一横线，在极坐标中直线方程可表示为：r＝xcosθ+ysinθ；
17.对于通过点(x0,y0)的直线簇可表示为：r
θ
＝x0cosθ+y0sinθ，也就代表(rθ,θ)可以表示一条通过(x0,y0)的直线；
18.如果给定一个点(x0,y0)，在极坐标对极径极角平面绘制出所有通过它的直线，可以得到一条正弦曲线；
19.通过对图像边缘特征上的所有点进行上述操作后则可以得到多条正弦曲线，三条正弦曲线又相交于一点(θ，a
θ
)，则可以认为存在一根直线(θ，a
θ
)同时经过这三个点；
20.霍夫变换原理是利用算法自动追踪图像中每个点对应曲线间的交点，如果交于同一点的曲线数量超过我们所设定的阈值，则可以认为该交点代表的那条直线为图像中的一条直线，当在图像中找到构成“h”型的三条直线时，即认为出现“h”型；
21.判断图像中是否出现“h”型，若未出现则控制待测镜头按照预设轨迹进行试探性移动，每到一个位置点则重复通过霍夫变换原理判断图像，直至图像中出现“h”型。
22.进一步的，所述计算“h”型的质心位置包括：在像素坐标上，“h”两竖线的横坐标平均值作为“h”的质心横坐标x，“h”横线的纵坐标平均值作为质心的纵坐标y，得到x和y后与图像中心坐标作差可计算得出“h”偏心像素数δx，δy。
23.进一步的，像素差与实际距离换算，“h”质心在x方向偏心像素距离为x_pixel＝7.4*δx，在y方向的偏心像素距离为y_pixel＝7.4*δy；
24.该待测镜头x方向的实际偏心距离为：x_dis＝x_pixel/mag(um)；
25.该待测镜头y方向的实际偏心距离为：y_dis＝y_pixel/mag(um)。
26.本发明的有益效果：由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的用于镜头mtf测试的自动对心方法在mtf测试过程中，先通过mtf测试机台的控制电机移动专用驱盘使得待测镜头中心与reticle中心、中心相机光轴中心预对准，针对待测镜头设计活动路径并获取图像，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征；通过计算“h”型的质心位置，从而计算出“h”型在图像上的偏心像素数，最后经过相机成像原理，计算出镜头实际偏心距离，进而驱动专用驱盘按实际偏心距离反向移动，以实现自动对心，确保测试中的镜头成像系统不会出现严重偏心现象，提高测试的准确度；本发明依据专用驱盘的移动算法和“h”型特征的图像处理算法，以完成快速准确的自动对心工作；本发明的方法对驱盘加工误差进行必要补偿，可降低驱盘加工精度要求，并实现整盘镜头的自动化测试。
附图说明
27.图1为本发明优选实施例中一种用于镜头mtf测试的自动对心方法的步骤流程图；
28.图2为本发明优选实施例中mtf测试机台的局部结构示意图；
29.图3为本发明优选实施例中待测镜头的活动路径示意图；
30.附图标记：1、专用驱盘；2、reticle；3、中心相机；4、待测镜头。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.参照图1-3所示，本发明的优选实施例，一种用于镜头mtf测试的自动对心方法，包括以下步骤：
35.步骤1，针对镜头结构设计专用驱盘1，所述专用驱盘1上设置有若干均匀排布的孔位，将若干镜头放置在孔位中，将专用驱盘1放置在mtf测试机台上，通过mtf测试机台对镜头依次进行测试；
36.mtf测试机台的工作原理是通过颠倒镜头成像系统的物和像的位置，在被测镜头的像面设置待成像物，在被测镜头的物面位置设置相机拍照，以取得被测镜头的中心像场和/或周边像场在法向s和/或切向t的mtf值。
37.步骤2，在mtf测试机台对其中一个待测镜头4测试时，移动专用驱盘1使得待测镜头4中心与mtf测试机台的reticle2中心、中心相机3光轴中心预对准，所述reticle2的图像为“h”型；
38.mtf测试机台包括reticle2中心和中心相机3，reticle2为待成像物，图像为检测通用的“h”型，中心相机3是reticle2正上方的相机，中心相机3周边也有相机，用于对reticle2的图像拍照，在测试时，待测镜头4应该位于reticle2和中心相机3的正中间，即位于测试中心，需要移动专用驱盘1使得待测镜头4中心与mtf测试机台的reticle2中心、中心相机3光轴中心预对准。
39.步骤3，针对待测镜头4设计活动路径并使专用驱盘1按活动路径移动，每移动一次待测镜头4便通过中心相机3获取图像，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征，若出现“h”型特征，停止移动待测镜头4；
40.由于待测镜头4不一定位于测试中心，因此需要将待测镜头4移动到测试中心，这
是一个寻优的移动过程，为避免错过测试中心，需要根据待测镜头4和mtf测试机台的具体参数来设计活动路径，确保在更短的时间内找到测试中心，每移动一次待测镜头4便通过中心相机3获取图像，由于要自动定心，而不是人为地观察图像，因此需要利用霍夫变换原理让mtf测试机台的控制系统自动判断图像是否出现“h”型特征，若出现“h”型特征，则说明已经找到了离测试中心最近的位置了，停止移动待测镜头4。
41.步骤4，通过计算“h”型的质心位置，从而计算出“h”型在图像上的偏心像素数，最后经过相机成像原理，计算出镜头实际偏心距离，进而驱动专用驱盘1按实际偏心距离反向移动，实现自动对心。
42.通过mtf测试机台的控制系统自动计算“h”型的质心位置，即图像的中心位置，由于这是经过待测镜头4成像后的图像，因此要计算出“h”型在图像上的偏心像素数，最后经过相机成像原理，计算出镜头实际偏心距离，通过驱动专用驱盘1按实际偏心距离反向移动，将待测镜头4移动至测试中心处，即可实现自动对心，全程利用mtf测试机台的控制系统自动操作，提高测试效率，提高测试精度。
43.本发明的用于镜头mtf测试的自动对心方法在mtf测试过程中，先通过mtf测试机台的控制电机移动专用驱盘1使得待测镜头4中心与reticle2中心、中心相机3光轴中心预对准，针对待测镜头4设计活动路径并获取图像，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征；通过计算“h”型的质心位置，从而计算出“h”型在图像上的偏心像素数，最后经过相机成像原理，计算出镜头实际偏心距离，进而驱动专用驱盘1按实际偏心距离反向移动，以实现自动对心，确保测试中的镜头成像系统不会出现严重偏心现象，提高测试的准确度；本发明依据专用驱盘1的移动算法和“h”型特征的图像处理算法，以完成快速准确的自动对心工作；本发明的方法对驱盘加工误差进行必要补偿，可降低驱盘加工精度要求，并实现整盘镜头的自动化测试。
44.作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
45.在本实施例中，所述专用驱盘1的孔位中心的横向间距和纵向间距均为9.5mm。在进行mtf测试时，为了提高测试效率，一次性完成多个镜头的测试，mtf测试机台上具有可以放置专用驱盘1的工位，并且有控制电机驱动专用驱盘1活动，专用驱盘1上设置有若干孔位用于放置镜头，相邻孔位的横向间距和纵向间距固定，以便加工专用驱盘1，专用驱盘1根据mtf测试机台的工位大小将孔位中心的横向间距和纵向间距均设置为9.5mm，由于专用驱盘1是加工件，会存在一定加工误差，加工出来的间距不一定9.5mm，因此，当测完第一个镜头，控制电机驱动专用驱盘1移动9.5mm测下一个镜头时，由于专用驱盘1的加工误差，下一个镜头的中心不会与reticle2中心、中心相机3光轴中心对准，因此在测试时会出现严重的偏心现象，影响测量精度。
46.在本实施例中，所述待测镜头4的活动路径由x方向移动和y方向移动构成，单次活动只在x方向或y方向上单独移动，整体的活动路径以螺旋状轨迹结构从初始位置向外围绕初始位置活动。待测镜头4的单次活动只在x方向或y方向上单独移动，便于控制活动路径，提高移动的步距精度，为避免错过测试中心，需要围绕初始位置向外扫描各位置点，不断扩大扫描范围，直到寻找到“h”型特征，由横线和竖线构成的螺旋状轨迹结构可避免遗漏位置点，防止错过测试中心。参照图3所示，从01点的初始位置开始，向外寻找“h”型特征。
47.在本实施例中，根据中心相机3的分辨率计算待测镜头4的活动路径；
48.所述中心相机3的分辨率为720*540，所述reticle2“h”型的两竖线实际间距为dh＝0.1mm，中心相机3为ccd工业相机，中心相机3的像素大小为7.4um，根据待测镜头4efl1和工业相机镜头efl2，计算系统放大倍率mag＝efl2/efl1≈16；得到“h”型的两竖线的间隔像素数为δh＝dh*1000*mag/7.4≈220pixel；“h”型的横线距离上下图像边缘的像素数为540/2＝270pixel；
49.当电机在x方向移动，即搜寻两竖线时，搜寻出其中一竖线后，电机搜寻另一竖线的最小移动距离为dh/2＝50um，为提高搜寻效率且避免错过“h”，本方法中x方向步距设为50um；当电机在y方向上移动，即搜寻横线时，在“h”横线消失情况下，为搜出“h”横线且使得横线大概居中时，电机移动的最小距离应为270pixel*7.4um/pixel/mag＝125um，为提高搜寻算法效率，以便快速找到测试中心，本方法中在y方向的搜寻步距设为125um。最后得出x方向的移动步距为50um，所述y方向的移动步距为125um。
50.在本实施例中，利用霍夫变换原理判断图像是否出现“h”型特征，具体包括：
51.若存在“h”型特征说明图像中存在三条直线，即两竖线和一横线，在极坐标中直线方程可表示为：r＝xcosθ+ysinθ；
52.对于通过点(x0,y0)的直线簇可表示为：rθ＝x0cosθ+y0sinθ，也就代表(rθ,θ)可以表示一条通过(x0,y0)的直线；
53.如果给定一个点(x0,y0)，在极坐标对极径极角平面绘制出所有通过它的直线，可以得到一条正弦曲线；
54.通过对图像边缘特征上的所有点进行上述操作后则可以得到多条正弦曲线，三条正弦曲线又相交于一点(θ，a
θ
)，则可以认为存在一根直线(θ，a
θ
)同时经过这三个点；
55.霍夫变换原理是利用算法自动追踪图像中每个点对应曲线间的交点，如果交于同一点的曲线数量超过我们所设定的阈值，则可以认为该交点代表的那条直线为图像中的一条直线，当在图像中找到构成“h”型的三条直线时，即认为出现“h”型；
56.判断图像中是否出现“h”型，若未出现则控制待测镜头4按照预设轨迹进行试探性移动，每到一个位置点则重复通过霍夫变换原理判断图像，直至图像中出现“h”型。
57.在本实施例中，所述计算“h”型的质心位置包括：在像素坐标上，“h”两竖线的横坐标平均值作为“h”的质心横坐标x，“h”横线的纵坐标平均值作为质心的纵坐标y，得到x和y后与图像中心坐标作差可计算得出“h”偏心像素数δx，δy。
58.在本实施例中，像素差与实际距离换算，“h”质心在x方向偏心像素距离为x_pixel＝7.4*δx，在y方向的偏心像素距离为y_pixel＝7.4*δy；
59.该待测镜头4x方向的实际偏心距离为：x_dis＝x_pixel/mag(um)；
60.该待测镜头4y方向的实际偏心距离为：y_dis＝y_pixel/mag(um)。
61.在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
62.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。