[发明专利]宽视场光学系统畸变自动测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属光电测量领域，尤其涉及一种光学系统畸变测试靶及测量方法。 

背景技术

成像光学系统，尤其是宽视场光学系统，在离轴位置会存在一定程度的畸变，它会影响成像质量的几何位置精度。为了校正这种畸变，首先需要对畸变进行测量。 

现有畸变测量方法所采用的靶板有狭缝靶、网格靶、方口靶等。狭缝靶需要与测角装置配合起来使用，测量过程复杂，需要耗费较多的人力和时间。网格靶可以测量一定视场范围内的多点畸变量，目前在畸变测量和校正中使用较多，但是一般在一套测量系统中需配备若干个不同空间频率和尺寸的网格靶以满足被测光学系统不同放大倍率和视场的需要，在使用时需根据具体情况选择靶板，这样就使操作复杂且耗费时间。方口靶一次可以测量某一视场位置的畸变量，相比网格靶更便于畸变分析的自动化进行，但是它与网格靶存在一样的问题，即需根据被测光学系统放大倍率和视场的实际情况选择尺寸合适的方口靶，这样同样导致了操作复杂且耗费时间。 

为了使光学系统畸变测试方法能更好地适应被测光学系统不同放大倍率和视场的需要，本发明提出了一种新的测量光学系统畸变的解决方案。 

发明内容

为了克服现有畸变测试技术不能自动适应待测光学系统的倍率和视场的缺点，本发明提供了一种宽视场光学系统畸变自动测量装置及方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种宽视场光学系统畸变自动测量装置，它包括：平行光管、CCD摄像机、计算机、畸变测试靶和转台等；所述畸变测试靶置于平行光管内准直透镜的焦点处，CCD摄像机固定在转台上待测光学系统的焦面处，CCD摄像机通过数据线和计算机相连。 

一种上述装置的畸变自动测量方法，它包括以下步骤： 

（1）获取畸变测试靶图像：利用平行光管将畸变测试靶发射出去，经待测光学系统后被CCD摄像机接收，所接收的畸变测试靶图像传送到计算机，由此获取畸变测试靶的灰度图像；

（2）对畸变测试靶的灰度图像进行二值化等图像预处理，获得畸变测试靶的二值化图像；

（3）对畸变测试靶的二值化图像中的所有正方形进行分割，获得每一个正方形的图像数据；

（4）将分割的正方形由里到外依次编号，选定视场角大小最接近全视场10%的正方形作为畸变测试的目标环；

（5）计算畸变待测视场位置畸变量：在中心视场处测量目标环的宽W₀和高H₀，转动转台改变视场，在畸变待测视场位置测量目标环的宽W₁和高H₁，利用公式 和计算两个正交方向上的相对畸变量，取其平均值作为该视场下的畸变量。

本发明的有益效果是，由于所使用的畸变测试靶为同心正方形，它包含有多个尺寸不一的正方形，并且采用数字图像处理方法能够根据当前测量情况自动选择目标环，所以本发明与以往的畸变测量方法相比，不需要更换靶板就能够满足不同倍率和视场的光学系统畸变测试的需要，能够在很大程度上提高畸变测试速度、节省人力。 

附图说明

图1为本发明测量装置的构成图； 

图2为本发明畸变测试靶图；

图3为目标环自动识别流程图；

图4为小视场镜头零视场下目标环的自动识别图；

图5为小视场镜头畸变待测视场下目标环的自动识别图；

图6为大视场镜头零视场下目标环的自动识别图；

图7为大视场镜头畸变待测视场下目标环的自动识别图；

图中，平行光管1、待测光学系统2、 CCD摄像机3、计算机4、畸变测试靶5、光源6、毛玻璃7、准直透镜8、转台9、数据线10。

具体实施方式

本发明畸变测量装置如图1所示。包括：平行光管1、CCD摄像机3、计算机4、畸变测试靶5和转台9，畸变测试靶5置于平行光管1内准直透镜8的焦点处，CCD摄像机3固定在转台9上，CCD摄像机3通过数据线10和计算机4相连。