[发明专利]非球面光学元件离焦模糊定中图像自动提取中心的方法

权利要求书

1.非球面光学元件离焦模糊定中图像自动提取中心的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1.定中系统理论最佳对焦图像的感兴趣区域ROI获取，然后根据ROI的灰度方差SMD2清晰度评价函数对数值进行判断，如果输入图像的ROI的SMD2清晰度数值大于等于先验清晰度阈值，进入步骤2；如果输入图像的ROI的SMD2清晰度数值小于先验清晰度阈值，则进入步骤3；

步骤2.采用图像处理算法提取十字分划板中心，结束；

步骤3.根据需求选择图像去模糊算法，然后再计算去模糊后图像ROI的SMD2清晰度数值，如果仍旧小于先验清晰度阈值，则退出并输出警告信息，否则返回步骤2；

步骤1具体操作如下：

1-1.调节X(S6)、Y(S7)轴将旋转对称非球面光学元件(S4)移动至初始位置，根据置换物镜(S3)焦距f调节Z向导轨(S10)，使旋转对称非球面光学元件上表面大致对焦，根据非球面元件的顶点球半径r，调节Z轴向上或向下运动r的距离，即使光线聚焦于元件上表面顶点球球心(S5)；

1-2.经步骤1-1调整后，CCD上会呈现或模糊或清晰的十字分划板经非球面光学元件上表面顶点球球心反射的像；微调X、Y轴系，使像尽量呈在视场中央，然后采集一幅粗对焦的十字分划板图像；

1-3.开启双线程，其中一条线程执行获取ROI：以SMD2清晰度评价函数为衡量标准获取粗对焦图像上评分最高的200*200的ROI，即定中十字分划板中心所在区域；另一条线程：为了搜索十字分划板对焦最佳的位置，控制Z向导轨以粗对焦位置为起始点，分别向上、向下每隔10um采集1幅图像，上下各采集13幅图像；

1-4.对图像的ROI计算SMD2清晰度评价数值，比较ROI的SMD2数值，取其中最大值和先验清晰度阈值进行比较，如果大于先验清晰度阈值则进入步骤2，否则进入步骤3。

2.根据权利要求1所述的非球面光学元件离焦模糊定中图像自动提取中心的方法，其特征在于所述的步骤1-4的图像的ROI是步骤1-2和1-3采集到的27张图像的ROI，或经过步骤3去模糊后图像的ROI。

3.根据权利要求1或2所述的非球面光学元件离焦模糊定中图像自动提取中心的方法，其特征在于步骤1-3所述的在并行条件下以SMD2清晰度评价函数为衡量标准获取粗对焦图像上评分最高的200*200的ROI，即定中十字分划板中心所在区域，具体操作如下：

先创建一个结构体数据结构：存储ROI的左上角坐标、ROI区域的宽度和高度，再创建一个映射表数据结构：实值为创建的结构体，键值为结构体中所对应的ROI清晰度评价函数SMD2的数值，SMD2的表达式如下所示：

SMD2＝∑_x∑_y|f(x,y)-f(x+1,y)|×|f(x,y)-f(x,y+1)| (1)

f(x,y)为像素坐标(x,y)处的图像灰度值；

设定子区域的宽度、高度以及在输入图像上的搜索步距，按照设定值，在输入图像上按照步距并行计算指定宽度和高度的若干子区域的SMD2数值，存入映射表数据结构；将映射表按照键值从大到小排列，排在映射表队首的对应子区域为图像上清晰度评分最高的区域ROI，即十字分划板中心所在区域。