[发明专利]表面多点对焦系统及方法

权利要求书

1.一种表面多点对焦系统，运用于影像测量仪，该影像测量仪包括位于该影像测量仪Z轴的电荷藕合器件CCD以及位于XY平面的测量台面，其特征在于，该系统包括：

选择模块，用于确定对焦点选择方式；

计算模块，用于在该CCD从预设对焦范围的上对焦范围至下对焦范围的移动过程中，计算该CCD获取的工件的每个影像中每个对焦点的第一位置坐标，并根据所有对焦点的Z坐标确定一个调整对焦范围；

所述的计算模块，还用于在该CCD从调整对焦范围的下对焦范围至上对焦范围的移动过程中，计算该CCD获取的工件的每个影像中每个对焦点的第二位置坐标；及

输出模块，用于输出在调整对焦范围内的对焦点的第二位置坐标。

2.如权利要求1所述的表面多点对焦系统，其特征在于，所述的输出模块还用于根据输出的所有对焦点的第二位置坐标生成工件的点云。

3.如权利要求1所述的表面多点对焦系统，其特征在于，所述的计算模块通过如下方式计算每个对焦点的第一位置坐标：

在该CCD沿Z轴从预设对焦范围的上对焦范围以第一预设速度向该预设对焦范围的下对焦范围移动时，从该CCD获取工件的多个影像，并读取每个影像对应的该CCD所在Z轴的坐标；

根据所确定的对焦点选择方式确定在每个影像中的多个对焦点；

根据每个对焦点的灰度值及平面坐标计算每个对焦点的清晰度；

在该CCD到达该预设对焦范围的下对焦范围时，根据每个影像对应的该CCD所在Z轴的坐标以及每个对焦点在多个影像中的清晰度确定每个对焦点的第一位置坐标；及

根据所有对焦点的Z坐标确定一个调整对焦范围。

4.如权利要求3所述的表面多点对焦系统，其特征在于，所述的计算模块通过如下方式计算每个对焦点的清晰度：

若根据对焦点的选择方式确定为线上多点对焦或是所有像素点多点对焦时，利用相邻两点递推法计算每个对焦点的清晰度，所述相邻两点递推法包括：

设置对焦点计算区域，确定第一影像中的第一对焦点的第一计算区域；

根据第一计算区域内的其它对焦点的灰度值计算该第一对焦点的清晰度；

确定与该第一对焦点相邻的第二对焦点的第二计算区域，并确定该第二计算区域与第一计算区域的重合计算区域；

在计算第二对焦点的清晰度时直接调用重合计算区域内的计算数据并根据第二计算区域内非重合计算区域的其它对焦点的灰度值计算该第二对焦点的清晰度。

5.如权利要求3所述的表面多点对焦系统，其特征在于，所述的计算模块通过如下方式确定每个对焦点的第一位置坐标：

利用清晰度与Z坐标的关系构建一个平面坐标系，并根据每个对焦点在不同影像中的清晰度以及该不同影像分别对应的Z坐标绘制曲线；

确定每个对焦点的最大清晰度，确定位于曲线顶点的该最大清晰度两侧的两个最小清晰度，并选择两个最小清晰度中较大的一个清晰度；

确定该最大清晰度与该选择的清晰度之间的曲线所围成的区域为封闭区域；及

确定垂直平分该封闭区域的垂直平分线，并确定该垂直平分线所在的Z坐标为该对焦点的Z坐标，结合该Z坐标以及该对焦点的平面坐标确定该对焦点的第一位置坐标。

6.如权利要求5所述的表面多点对焦系统，其特征在于，所述的计算模块通过如下方式确定垂直平分该封闭区域的垂直平分线：

计算该封闭区域的面积；

绘制一条经过最大清晰度所在的顶点的直线，计算该绘制直线将该封闭区域分割的左右两部分区域的面积；

若左右两部分区域的面积的差值的绝对值小于或等于一个预设阀值，确定该绘制直线为垂直平分线；

若左右两部分区域的面积的差值的绝对值大于一个预设阀值，且左边部分区域的面积大于右边部分区域的面积时，将该绘制直线向左移动一个或多个单位的距离直至该左右两部分区域的面积的差值的绝对值小于一个预设阀值，并确定该移动后的绘制直线为垂直平分线；或

若左右两部分区域的面积的差值的绝对值大于一个预设阀值，且右边部分区域的面积大于左边部分区域的面积时，将该绘制直线向右移动一个或多个单位的距离直至该左右两部分区域的面积的差值的绝对值小于一个预设阀值，并确定该移动后的绘制直线为垂直平分线。