CN105371885B - 一种成像芯片mtf值的自动测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施公开了一种成像芯片MTF值的自动测试方法，在测试前，设定本次测试的图像清晰度范围；在所述初始测试位置下，采集初始图像；判断其清晰度是否均介于所述范围内，若是则继续获取下一图像，若否，则改变光电传感器相对标准标靶的位置至当前测试位置后，再采集当前图像；判断所述当前图像的清晰度是否均大于上一组，若是则将当前测试位置作为测试位置；若否，则将上一组图像对应的测试位置作为较佳测试位置；在较佳测试位置下采集测试图像。此外，本发明还提供了一种成像芯片MTF值的自动测试系统，用于实现上述方法。本发明实现了对被测成像芯片位置的微调过程的自动化控制，减少了测试中的人为影响，达到了较高精度测试成像芯片MTF值的目的。

Description

一种成像芯片MTF值的自动测试方法及系统

技术领域

本发明涉及光电传感器性能测试技术领域，具体来说涉及一种成像芯片MTF值的自动测试方法及系统。

背景技术

光电传感器的光学性能和电学性能均会对其光电成像结果产生影响。而光电传感器是由很多构件组成的系统，各个组件的生产和组配关系均会造成该光电传感器的使用性能与理论设计的目标性能之间产生差距。在光电传感器的设计、校验评估和检测领域，常用调制传递函数(英文为Modulation Transfer Function，简称MTF)来作为参数判断光电传感器的综合光电性能是否接近理论设计目标。以相机为例，其获取的实际像和理想像之间不可能是完全吻合的，若其MTF值越大，说明该相机的成像质量越接近理论目标。

目前，国内市场上有关MTF测试系统主要是用来测试镜头的MTF值，测试时使得光源——标准标靶——平行光管——待测镜头和标准芯片位于平整的测试台上，且各个部分呈一条直线，使得可以获取标准靶标的清晰图像，因为待测镜头的个体差异，当待测镜头被放置在待测区域内后，并不能保证均获得最精确的取像位置，即最精准的成像焦距，而若将在这种非精准位置取得的图像作为MTF值的计算图像，得到的计算结果并不能客观的代表此镜头的MTF值。而在此过程中，一般是通过人为动作对镜头位置做微调的，对哪些焦距位置的图像可以作为MTF的测试图像也是人为决定的，这不仅影响测试效率，而且人为干预具有重复性差和准确性低的缺点，也会影响测试的稳定性，因此现有的镜头的MTF测试结果的精准度有待提高。

而且，对光电传感器而言，其MTF值并不能等同于镜头的MTF值，还应该参考其他部分组件的MTF值。再以相机为例，除了镜头MTF值外,成像芯片的MTF值也对相机的综合MIF值也有重要的影响。越来越多的相机成像芯片设计单位、相机研发单位希望拥有一套MTF自动化测试系统，不仅能够测试镜头，而且能够测试成像芯片的MTF值。

综上所述，研发一套测试对象为光电传感器的成像芯片的MTF的测试装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种成像芯片MTF值的自动测试方法及系统，以解决现有技术中无法测试光电传感器的成像芯片的MTF的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种成像芯片MTF值的自动测试方法，包括以下步骤：

获取在设置有被测成像芯片的光电传感器的模拟使用状态下，当标准镜头与所述光电传感器之间的相对位置位于初始测试位置时，采集到的图像可达到的清晰度范围；

在所述初始测试位置下，采集包含所述标准标靶的一组初始图像；

判断所述包含所述标准标靶的一组初始图像的清晰度是否均介于所述清晰度范围内，若是则继续获取包含所述标准标靶的下一组图像，若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置；

在所述当前测试位置下，采集包含所述标准靶标的一组当前图像；

判断所述包含所述标准标靶的一组当前图像的清晰度是否均大于所述上一组图像的清晰度，若是则将所述当前测试位置作为测试位置；若否，则将上一组图像对应的测试位置作为较佳测试位置；

在所述较佳测试位置下，采集一组测试图像；

根据所述测试图像计算MTF值，且选择其中的最大值作为所述成像芯片的MTF测试结果。

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试方法中，所述获取在模拟设置有被测成像芯片的被测光电传感器的模拟使用状态包括：获取模拟曝光量和模拟光波波长。

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试方法中，判断所述较佳测试位置相对应的图像的清晰度是否为所述清晰度范围内的最大值；若是，则将所述较佳测试位置作为最佳测试位置；若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置；

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试方法中，在所述判断所述包含所述标准标靶的一组当前图像的清晰度是否均介于所述清晰度范围内，若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置包括：

以所述标准标靶的位置为原点，调整所述光电传感器相对所述原点的三维方向上的至少一个方向的距离；

调整所述光电传感器相对于所述标准标靶所在的平面的角度。

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试方法中，利用架设在所述被测光电传感器下方的多维调整台来改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置。

此外，本发明还提供了一种成像芯片MTF值的自动测试系统，包括依次排列的光源、成像系统和包含被测成像芯片的光电传感器；所述成像系统包括依次排列的标准标靶、平行光管和标准镜头，所述光源照向所述标准标靶的光通过所述平行光管后，经所述标准镜头汇聚于所述光电传感器内的图像采集系统内；还包括图像处理系统，所述图像处理系统与所述图像采集系统电连接，还包括架设且固定在所述被测光电传感器下方的多为调整台，所述图像处理系统与所述多维调整台的全角度控制器电连接。

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试系统中，所述光源、成像系统、光电传感器以及所述多维调整台均位于隔震光学平台上。

优选的，在上述成像芯片MTF值的自动测试系统中，所述图像处理系统包括：依次电连接的图像清晰度分析模块和图像MTF计算模块；所述图像清晰度分析模块与所述图像采集系统电连接。

由以上技术方案可见，本发明提供的上述测试方法，利用特定的计算机软件程序，实现了对被测成像芯片位置的微调过程的自动化控制，而且对于MTF的测试图像的取舍也是自动判断的结果，整个测试方法的自动化程度较高，大大减少了整个测试环节中的人为影响，达到了精确度较高地测试成像芯片MTF值的目的。而且在硬件设备上，构造简单，仅仅利用了多维调整台的全角度调整器对被测光电传感器位置的调控，而全角度调整器受图像处理系统的控制。上述测试系统中的标准镜头和平行光管的MTF值是已知的，因此测试得到的MTF可以反映出成像芯片的MTF值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图A；

图2为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图B；

图3为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图C；

图4为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试系统的结构示意图。

其中：

1-光源，2-标准标靶，3-平行光管，4-标准镜头，5-暗室，6-光电传感器，7-多维调整台，8-隔震光学平台。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图A。如图所示，该自动测试方法，包括以下步骤：

在步骤S101中，获取在设置有被测成像芯片的光电传感器的模拟使用状态下，在初始测试位置时，采集到的图像可达到的清晰度范围。

当做针对成像芯片的MTF测试时，要将测试环境模拟此成像芯片使用在光电传感器中时的状态，这样的话，得到的测试结果所反映光电传感器之间的性能差异才能在真实使用中反映出来。此处所指的模拟使用状态可以包括：获取模拟曝光量和模拟光波波长。例如可以将曝光量设定为满曝光量的65％-75％之间，来模拟使用状态，这样做也能排除曝光量对测试MTF的影响。并且选定最符合此成像芯片的使用状态的光源的波长，例如红外相机使用的成像芯片的测试光源一定是红外光。

我们知道在获取图像时，使用不同种类、批次或品牌的成像芯片的光电传感器，在相同的位置采集的图像的清晰度也不同，因此预设针对测试成像芯片的清晰度范围值，有助于快速获得最精准的测试位置，即对标准标靶成像最清晰的位置。

在步骤S102中，在所述初始测试位置下，采集包含所述标准标靶的一组初始图像。

在光电传感器的MTF测试中，标靶、平行光管、镜头以及成像芯片等各部分均会对测试结果产生修正，因此在利用MTF已知的标准标靶、平行光管、标准镜头时，测出的设置有被测成像芯片的光电传感器的MTF就可以完全反应被测成像芯片的差异。当然上述一组中采集的次数可以设定为一次或多次。

在步骤S103中，判断所述包含所述标准标靶的一组初始图像的清晰度是否均介于所述清晰度范围内。

若是则进入步骤S103A:继续获取包含所述标准标靶的下一组图像。

若否，则进入步骤S103B:改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置。

本发明实施例提供的成像芯片MTF值的自动测试方法，可以作为MTF值计算的图像是在此次测试中清晰度最佳的图像，否则测试结果是不可信的。而实际测试中，放置被测试光电传感器的位置相对标准标靶的位置并不可能是每个被测试的成像芯片的最佳测试位置，因此利用上述的判断过程，快速找到成像芯片的最佳测试位置关系到测试的效率和精度。因为成像芯片相对标准标靶的三维方向上的任一改变都对采集图像的清晰度有影响，而清晰度又与最佳测试位置的确定相关，因此上述的改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置的路径可以有很多可能性，可以按照如下的控制方式进行,请结合参考图2，该图示出了图2为本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图B。

在步骤S103B01：以所述标准标靶的位置为原点，调整所述光电传感器相对所述原点的三维方向上的至少一个方向的距离。

在步骤S103B02：调整所述光电传感器相对于所述标准标靶所在的平面的角度。

可以利用架设在所述被测光电传感器下方的多维调整台来改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置。多维调整台是可以使得放置其上的光电传感器，即被测成像芯片相对标准标靶发生上下、左右、前后和360度的转动的调整台。

在步骤S104中，在所述当前测试位置下，采集包含所述标准靶标的一组当前图像。

在步骤S105中，判断所述包含所述标准标靶的一组当前图像的清晰度是否均大于所述上一组图像的清晰度。

若是，则将所述当前测试位置作为测试位置。

若否，则将上一组图像对应的测试位置作为较佳测试位置。

此处对于较佳测试位置的确定过程中，采集的图像的清晰度应该经过从小变大，再从大变小的变化，即拐点清晰度的图像对应的测试位置应该是较佳测试位置。这样将清晰度范围缩小至此拐点清晰度和预设的清晰度范围的最大值之间。那么当前的测试位置比初始测试位置一定更接近于最佳测试位置。这样的调整过程相比于一次将测试位置调整至最佳测试位置的方式更高效。

在步骤S106中，在所述较佳测试位置下，采集一组测试图像。

在步骤S107中,根据所述测试图像计算MTF值，且选择其中的最大值作为所述成像芯片的MTF测试结果。

由上述技术方案可见，本发明提供的上述测试方法，可以利用特定的计算机软件程序，实现了对被测成像芯片位置的微调过程的自动化控制，整个测试方法的自动化程度较高，大大减少了整个测试环节中的人为影响，可以满足日益增长的市场需求。

当然，如上述技术方案中提到的，这样将清晰度范围缩小至拐点清晰度和预设的清晰度范围的最大值之间，并不能保证当前测试位置就一定是最佳测试位置。但是基于自动化测试的发明目的已经实现了，而且整个测试过程的工作效率较高。为了获取最精准的测试结果，该方法还可以包括以下技术方案，请结合参考图3，该图示出了该图示出了本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法的流程示意图C。

在步骤S106之后，还包括在步骤S106B中，判断所述较佳测试位置相对应的图像的清晰度是否为所述清晰度范围内的最大值。

若是，则将所述较佳测试位置作为最佳测试位置；若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置。

这是上述技术方案的优选技术方案，得到的MTF测试结果是最精确的。在实际应用中，是否选择此优选方案，测试人员可根据预设的清晰度的范围跨度和测试精确度要求自行决定。当预设的精确度范围较小或测试精确度要求较低时，可以采用上述较佳测试位置的图像作为测试图像，反之则否。

同时，本发明是提供了一种成像芯片MTF值的自动测试系统，用于实现上述方法，请参考图4，该图示出了本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试系统的结构示意图。如图所示，所述测试系统包括依次排列的光源1、成像系统和设置被测成像芯片的光电传感器6；所述成像系统包括依次排列的标准标靶2、平行光管3和标准镜头4，所述光源1照向所述标准标靶2的光通过所述平行光管3后，经所述标准镜头4汇聚于所述光电传感器6内的图像采集系统。本测试系统的光源选择，可以是目前使用的LED面光源，也可以是出口直径满足要求的积分球，二者均可以满足测试系统对光源的使用要求。本测试系统的标准镜头4需要和平行光管3满足一定的比例关系。在实际测试中，将设置被测成像芯片的光电传感器6与标准镜头4相配合，并安置于暗室6中。暗室的内部可以采用阶梯状螺纹设计，可以起到消除杂散光的作用，从而进一步提高光源发出光线的均匀性，有利于MTF测试的准确性。

上述测试系统还包括图像处理系统，所述图像处理系统与所述图像采集系统电连接；还包括架设且固定在所述被测光电传感器下方的多维调整台7，所述图像处理系统与所述多维调整台7的全角度控制器电连接。这样的测试系统，形成了从图像采集到测试位置调整之间的反馈电路，而且在硬件设备上，构造简单，仅仅利用了多维调整台的全角度调整器对被测光电传感器位置的调控，而全角度调整器的调控是由图像处理系统的控制的。

为了排除测试空间中的一切震动对测试结果产生干扰，所述光源1、成像系统、光电传感器6以及所述多维调整台7均位于隔震光学平台8上。

进一步对上述测试系统进行优化，所述图像处理系统包括：依次电连接的图像清晰度分析模块和图像MTF计算模块；所述图像清晰度分析模块与所述图像采集系统电连接。

工作过程为：不论在初始测试位置、当前测试位置、较佳测试位置或最佳测试位置，图像采集系统采集的图像发送至图像清晰度分析模块，在此模块中，计算本图像的清晰度并与获取的预设的清晰度范围值进行比较，判断结果将传送至多维调整台的全角度控制器中，并触发全角度控制器采用任一规定的策略移动，可以先在上下方向移动，每次移动后均重复上述判断过程，且将造成判断结果为否的移动方向储存为错误方向，下一次移动时，沿与上述错误方向的相反反向移动，即不停的修正上一次移动直至找到上述的较佳测试位置或最佳测试位置。当然上述策略，这在现有的技术下，可以有很多选择，本发明在此不做限定，只要能实现最佳测试位置确定的策略均在本发明实施例提供的一种成像芯片MTF值的自动测试方法和系统的保护范围内。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种成像芯片MTF值的自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取在设置有被测成像芯片的光电传感器的模拟使用状态下，当标准镜头与所述光电传感器之间的相对位置位于初始测试位置时，采集到的图像可达到的清晰度范围；

在所述初始测试位置下，采集包含所述标准标靶的一组初始图像；

判断所述包含所述标准标靶的一组初始图像的清晰度是否均介于所述清晰度范围内，若是则继续获取包含所述标准标靶的下一组图像，若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置；

在所述当前测试位置下，采集包含所述标准靶标的一组当前图像；

判断所述包含所述标准标靶的一组当前图像的清晰度是否均大于上一组图像的清晰度，若是则将所述当前测试位置作为测试位置；若否，则将上一组图像对应的测试位置作为较佳测试位置；

在所述较佳测试位置下，采集一组测试图像；

根据所述测试图像计算MTF值，且选择其中的最大值作为所述成像芯片的MTF测试结果。

2.根据权利要求1所述的成像芯片MTF值的自动测试方法，其特征在于，所述获取在模拟设置有被测成像芯片的被测光电传感器的模拟使用状态包括：获取模拟曝光量和模拟光波波长。

3.根据权利要求1所述的成像芯片MTF值的自动测试方法，其特征在于，在所述较佳测试位置下，采集一组测试图像之后还包括：

判断所述较佳测试位置相对应的图像的清晰度是否为所述清晰度范围内的最大值；若是，则将所述较佳测试位置作为最佳测试位置；若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置。

4.根据权利要求1所述的成像芯片MTF值的自动测试方法，其特征在于，在所述判断所述包含所述标准标靶的一组当前图像的清晰度是否均介于所述清晰度范围内，若否，则改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置至当前测试位置包括：

以所述标准标靶的位置为原点，调整所述光电传感器相对所述原点的三维方向上的至少一个方向的距离；

调整所述光电传感器相对于所述标准标靶所在的平面的角度。

5.根据权利要求1所述的成像芯片MTF值的自动测试方法，其特征在于，利用架设在所述被测光电传感器下方的多维调整台来改变所述光电传感器相对所述标准标靶的位置。

6.一种成像芯片MTF值的自动测试系统，其特征在于，包括依次排列的光源、成像系统和设置被测成像芯片的光电传感器；所述成像系统包括依次排列的标准标靶、平行光管和标准镜头，所述光源照向所述标准标靶的光通过所述平行光管后，经所述标准镜头汇聚于所述光电传感器内的图像采集系统；

还包括图像处理系统，所述图像处理系统与所述图像采集系统电连接；还包括架设且固定在所述被测光电传感器下方的多维调整台，所述图像处理系统与所述多维调整台的全角度控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的一种成像芯片MTF值的自动测试系统，其特征在于，所述光源、成像系统、光电传感器以及所述多维调整台均位于隔震光学平台上。

8.根据权利要求6所述的一种成像芯片MTF值的自动测试系统，其特征在于，所述图像处理系统包括：依次电连接的图像清晰度分析模块和图像MTF计算模块；所述图像清晰度分析模块与所述图像采集系统电连接。