專利名稱：寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光電測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)系統(tǒng)畸變測(cè)試靶及測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
成像光學(xué)系統(tǒng)，尤其是寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)，在離軸位置會(huì)存在一定程度的畸變，它會(huì)影響成像質(zhì)量的幾何位置精度。為了校正這種畸變，首先需要對(duì)畸變進(jìn)行測(cè)量。現(xiàn)有畸變測(cè)量方法所采用的靶板有狹縫靶、網(wǎng)格靶、方口靶等。狹縫靶需要與測(cè)角裝置配合起來使用，測(cè)量過程復(fù)雜，需要耗費(fèi)較多的人力和時(shí)間。網(wǎng)格靶可以測(cè)量一定視場(chǎng)范圍內(nèi)的多點(diǎn)畸變量，目前在畸變測(cè)量和校正中使用較多，但是一般在一套測(cè)量系統(tǒng)中需配備若干個(gè)不同空間頻率和尺寸的網(wǎng)格靶以滿足被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)不同放大倍率和視場(chǎng)的需要，在使用時(shí)需根據(jù)具體情況選擇靶板，這樣就使操作復(fù)雜且耗費(fèi)時(shí)間。方口靶一次可以 測(cè)量某一視場(chǎng)位置的畸變量，相比網(wǎng)格靶更便于畸變分析的自動(dòng)化進(jìn)行，但是它與網(wǎng)格靶存在一樣的問題，即需根據(jù)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)放大倍率和視場(chǎng)的實(shí)際情況選擇尺寸合適的方口靶，這樣同樣導(dǎo)致了操作復(fù)雜且耗費(fèi)時(shí)間。為了使光學(xué)系統(tǒng)畸變測(cè)試方法能更好地適應(yīng)被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)不同放大倍率和視場(chǎng)的需要，本發(fā)明提出了一種新的測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)畸變的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有畸變測(cè)試技術(shù)不能自動(dòng)適應(yīng)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的倍率和視場(chǎng)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置及方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置，它包括平行光管、CCD攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、畸變測(cè)試靶和轉(zhuǎn)臺(tái)等；所述畸變測(cè)試靶置于平行光管內(nèi)準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)處，CCD攝像機(jī)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的焦面處，CCD攝像機(jī)通過數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)相連。一種上述裝置的畸變自動(dòng)測(cè)量方法，它包括以下步驟
(1)獲取畸變測(cè)試靶圖像利用平行光管將畸變測(cè)試靶發(fā)射出去，經(jīng)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后被CCD攝像機(jī)接收，所接收的畸變測(cè)試靶圖像傳送到計(jì)算機(jī)，由此獲取畸變測(cè)試靶的灰度圖像；
(2)對(duì)畸變測(cè)試靶的灰度圖像進(jìn)行二值化等圖像預(yù)處理，獲得畸變測(cè)試靶的二值化圖
像；
(3)對(duì)畸變測(cè)試靶的二值化圖像中的所有正方形進(jìn)行分割，獲得每一個(gè)正方形的圖像數(shù)據(jù)；
(4)將分割的正方形由里到外依次編號(hào)，選定視場(chǎng)角大小最接近全視場(chǎng)10%的正方形作為畸變測(cè)試的目標(biāo)環(huán)；
(5)計(jì)算畸變待測(cè)視場(chǎng)位置畸變量在中心視場(chǎng)處測(cè)量目標(biāo)環(huán)的寬Zftl和高慫，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)改變視場(chǎng)，在畸變待測(cè)視場(chǎng)位置測(cè)量目標(biāo)環(huán)的寬W1和高K，利用公式xlOO%和
權(quán)利要求
1.一種寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，它包括平行光管(1)、CCD攝像機(jī)(3)、計(jì)算機(jī)(4)、畸變測(cè)試靶(5)和轉(zhuǎn)臺(tái)(9)等；所述畸變測(cè)試靶(5)置于平行光管(I)內(nèi)準(zhǔn)直透鏡(8)的焦點(diǎn)處，CXD攝像機(jī)(3)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)(9)上待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)(2)的焦面處，CXD攝像機(jī)(3)通過數(shù)據(jù)線(10)和計(jì)算機(jī)(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述畸變測(cè)試靶(5)包括若干個(gè)同心正方形，正方形之間的對(duì)應(yīng)邊平行，正方形邊長(zhǎng)不等。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求I所述裝置的畸變自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，它包括以下步驟 (1)獲取畸變測(cè)試靶圖像利用平行光管(I)將畸變測(cè)試靶(5)發(fā)射出去，經(jīng)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)(2)后被CCD攝像機(jī)(3)接收，所接收的畸變測(cè)試靶圖像傳送到計(jì)算機(jī)(4)，由此獲取畸變測(cè)試靶的灰度圖像； (2)對(duì)畸變測(cè)試靶的灰度圖像進(jìn)行二值化等圖像預(yù)處理，獲得畸變測(cè)試靶的二值化圖像； (3)對(duì)畸變測(cè)試靶的二值化圖像中的所有正方形進(jìn)行分割，獲得每一個(gè)正方形的圖像數(shù)據(jù)； (4)將分割的正方形由里到外依次編號(hào)，選定視場(chǎng)角大小最接近全視場(chǎng)10%的正方形作為畸變測(cè)試的目標(biāo)環(huán)； (5)計(jì)算畸變待測(cè)視場(chǎng)位置畸變量在中心視場(chǎng)處測(cè)量目標(biāo)環(huán)的寬Zftl和高慫，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)改變視場(chǎng)，在畸變待測(cè)視場(chǎng)位置測(cè)量目標(biāo)環(huán)的寬A和高0，利用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的畸變自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(3)采用歸并法對(duì)二值圖像進(jìn)行正方形分割，具體包括以下子步驟 (3. I)對(duì)圖像逐行掃描，碰到第一個(gè)灰度值為O的像素時(shí)停止，該像素作為種子像素，也是初始的正方形區(qū)域； (3. 2)將與正方形區(qū)域相鄰的、灰度值為O的像素并入正方形區(qū)域，得到新的正方形區(qū)域，該過程重復(fù)進(jìn)行直到正方形區(qū)域的相鄰像素沒有灰度值為O的為止,這時(shí)獲得一個(gè)完整正方形，并將正方形的像素值修改為128 ； (3. 3)重復(fù)步驟I和步驟2，直到在圖像中找不到種子像素為止。
全文摘要
本發(fā)明公開一種寬視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)畸變自動(dòng)測(cè)量裝置及方法，本發(fā)明中，畸變測(cè)試靶由多圈同心正方形組成，它由目標(biāo)發(fā)生單元發(fā)出，經(jīng)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后，被圖像探測(cè)單元接收，其圖像送入分析處理單元中利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)環(huán)的自動(dòng)識(shí)別和相對(duì)畸變量的計(jì)算。本發(fā)明能夠更好地適用于不同倍率和視場(chǎng)的光學(xué)系統(tǒng)的畸變測(cè)試。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102706536SQ20121007418
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者嚴(yán)惠民, 姜虹, 孟子博, 袁波 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)