CN110274752A - 中继镜成像质量的多功能测试卡及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中继镜成像质量的多功能测试系统，包括摄像头模组、中继镜、测试卡、平面背光源以及检测模块；测试卡为半透明的菲林膜，测试卡上阵列有倾斜设置的方形块，方形块的形心反应了其中心位置，构成布满整个测试卡的点阵，测试卡成像后通过检测模块建立数学模型进行一次性检测，旨在解决现有的测试卡需根据不同的测试内容对应不同的测试卡，测试过程中需要不断更换测试卡、调整测试卡位置等，完成对不同测试指标的测试，测试效率很低且频繁地更换测试卡，增加了人工损坏、划伤测试卡的机率的问题。

Description

中继镜成像质量的多功能测试卡及其测试方法

技术领域

本发明涉及光学成像质检测领域，特别涉及一种中继镜成像质量的多功能测试卡及其测试方法。

背景技术

现有技术中在摄像头模组调焦以及摄像头模组成像、手机摄像头成像质量检测时，为了使用工业化生产需要，需要用较近距离模拟远焦成像，即使用中继镜配合测量，而中继镜的光学性能好坏直接影响到调焦准确性和成像质量检测的可靠性。所以需要对中继镜进行成像质量检测。

而中继镜的光学性能指标包括：成像视场大小、畸变、清晰度、色彩还原性、动态范围等。要对这些指标测试、需要对应的不同测试卡进行相关测试，在测试过程中需要不断更换测试卡、调整测试卡位置等，完成对不同测试指标的测试，在中继镜的测量过程中，测试卡安装位置直接影响到测量数据的准确性与可靠性。更换测试卡后需要认真地调整位置，频繁地更换测试卡势必降低测试效率，甚至影响测量的准确性与可靠性。

且测试卡是一种对表面质量要求较高的器件，频繁地更换测试卡，增加了人工损坏、划伤测试卡的机率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种中继镜成像质量的多功能测试方法，利用这种测试卡进行一次成像，完成各种不同光学参数指标的测试，实现高效测量，旨在解决现有的测试卡需根据不同的测试内容对应不同的测试卡，测试过程中需要不断更换测试卡、调整测试卡位置等，完成对不同测试指标的测试，测试效率很低且频繁地更换测试卡，增加了人工损坏、划伤测试卡的机率的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种中继镜成像质量的多功能测试系统，包括摄像头模组、中继镜、测试卡、平面背光源以及检测模块，摄像头模组一端与检测模块连接，摄像头模组前设置有中继镜头，中继镜头远离摄像头模组一侧设置测试卡，测试卡远离中继镜头一侧设有平面背光源；

其中，测试卡为半透明的菲林膜，测试卡上阵列有倾斜设置的方形块，方形块的形心所构成的点阵分布于整个测试卡，测试卡成像后通过检测模块建立数学模型进行一次性检测。

在其中一个实施例中，方形块倾斜设置的转角角度为2°～10°。

在其中一个实施例中，其测试方法如下：

S1.测试卡通过摄像头模组、中继镜和平面背光源进行一次成像；

S2.检测模块收集测试卡上每个方形块的4个斜边的信息建立MTF随视场变化图线；

检测模块收集方形块和形心构成的理想网格模型和测试卡实际网格模型，建立实际点位数学模型；

S3.检测模块通过MTF随视场变化图线得到清晰度指标、通过实际点位数学模型得到畸变指标和视场大小指标。

在其中一个实施例中，MTF随视场变化图线的实现方法如下：

S1.采用倾斜边缘法计算设置在测试卡上的每个方形块的4个斜边的边缘扩散函数；

S2.将S1中得到的边缘扩散函数进行求导得到对应的线扩散函数；

S3.将S2中得到的线扩散函数进行傅里叶变换得到MTF，得到中继镜在不同视场位置的MTF，生成MTF随视场变化图线。

在其中一个实施例中，畸变指标的实现方法如下：

S1.根据测试卡上的方形块和形心生成的理想网格模型，根据测试卡实际成像生成实际网格模型；

S2.理想网格模型与实际网格模型生成映射关系，通过该映射关系建立实际点位坐标数学模型，取实际物理网格模型的其中一个坐标点(x_i，y_i)，建立转换式：

(k＝0,......,n，n为多项式次数，a_k、b_k为多项式系数)得到(X_i,Y_i)；

S3.取m个测点，得到m组数据，按最小二乘法原理，得到a_k、b_k共n+1组系数，建立实际成像与测试卡之间的确定数学关系，由此得到成像畸变。

在其中一个实施例中，视场大小指标的实现方法如下：

S1.取实际物理网格模型的其中一个坐标点(x，y)到矫正后图像位置(X,Y)的映射；

S2.取其畸变中心位置(x₀,y₀)/(X₀,Y₀)，此时x₀＝X₀，y₀＝Y₀；

S3.得到矫正后图像的像素比例K：

Distortion＝(R₁-R₂)/R₂·100％

其中，

经过畸变矫正后的图像，得到视场大小。

本发明有益效果如下：

本发明通过设置测试卡上的方形块以及形心结合检测模块实现了一张测试卡同时测试多个指标，提高了测试效率；一次性安装调试测试卡，有效地保护了测试卡不受损坏，使得中继镜的检测简单化、大大地提高了检测效率，为中继镜的全检找到了一个有效可靠的途径。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的系统工作示意图。

图2为本发明的测试卡结构示意图。

图3为本发明的方形块角度示意图。

图4为本发明的系统测试方法流程示意图。

图5为本发明的MTF随视场变化图线示意图。

图6为本发明的畸变指标计算流程图。

图7为本发明的理想网格模型示意图。

图8为本发明的实际网格模型示意图。

图9为本发明的实际点位数学模型示意图。

图10为本发明的MTF随视场变化图线计算流程示意图。

图11为本发明的视场大小计算模型示意图。

图12为本发明的方形块的形心设置示意图。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1，一种中继镜成像质量的多功能测试系统，包括摄像头模组2、中继镜3、测试卡1、平面背光源4以及检测模块5，摄像头模组2一端与检测模块5连接，摄像头模组2前设置有中继镜头3，中继镜头3远离摄像头模组2一侧设置测试卡1，测试卡1远离中继镜头2一侧设有平面背光源4；

参照图2和图12所示，其中测试卡1为半透明的菲林膜，测试卡1上阵列有倾斜设置的方形块11，方形块11的对称中心上设置有形心12，形心12均匀分布在整个测试卡的方形块11的对称中心区间，测试卡1成像后通过检测模块5建立数学模型进行一次性检测。

参照图3优选地，方形块11倾斜设置的转角角度α为2°～10°。

参照图4，优选地，中继镜成像质量的多功能测试系统的测试方法如下：

S1.测试卡1通过摄像头模组2、中继镜3和平面背光源4进行一次成像；

S2.检测模块5收集测试卡1上每个方形块11的每个的斜边111的信息建立如图5所示的MTF随视场变化图线；

参照图6和图12，检测模块5收集方形块11和形心12构成的如图7所示的理想网格模型6和如图8所示的测试卡实际网格模型7，建立如图9所示的实际点位数学模型8；

S3.检测模块5通过MTF随视场变化图线8得到清晰度指标、通过实际点位数学模型8得到畸变指标和视场大小指标。

参照图10优选地，MTF随视场变化图线8的实现方法如下：

S1.采用倾斜边缘法计算设置在测试卡上的每个方形块11的每个的斜边111的边缘扩散函数；

S2.将S1中得到的边缘扩散函数进行求导得到对应的线扩散函数；

S3.将S2中得到的线扩散函数进行傅里叶变换得到MTF，得到中继镜在不同视场位置的MTF，生成MTF随视场变化图线8。

MTF为光学模拟传递函数，是用于评价光学透镜成像质量的指标。

参照图6～图9优选地，畸变指标的实现方法如下：

S1.根据测试卡1上的方形块11和形心12生成的理想网格模型6，根据测试卡实际成像生成实际网格模型7；

S2.理想网格模型6与实际网格模型7生成映射关系，通过该映射关系建立实际点位坐标数学模型8，取实际物理网格模型7的其中一个坐标点(x_i，y_i)，建立转换式：

(k＝0,......,n，n为多项式次数，a_k、b_k为多项式系数)得到(X_i,Y_i)；

S3.取m个测点，得到m组数据，按最小二乘法原理，得到a_k、b_k共n+1组系数，建立实际成像与测试卡1之间的确定数学关系，由此得到成像畸变。

参照图11优选地，视场大小指标的实现方法如下：

S1.取实际物理网格模型7的其中一个坐标点(x，y)到矫正后图像位置(X,Y)的映射；

S2.取其畸变中心位置(x₀,y₀)/(X₀,Y₀)，此时x₀＝X₀，y₀＝Y₀；

S3.得到矫正后图像的像素比例K：

Distortion＝(R₁-R₂)/R₂·100％

其中，

经过畸变矫正后的图像，得到视场大小。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种中继镜成像质量的多功能测试系统，包括摄像头模组、中继镜、测试卡、平面背光源以及检测模块，其特征在于，所述摄像头模组一端与所述检测模块连接，所述摄像头模组前设置有中继镜头，所述中继镜头远离所述摄像头模组一侧设置所述测试卡，所述测试卡远离所述中继镜头一侧设有所述平面背光源；

其中，所述测试卡为半透明的菲林膜，所述测试卡上阵列有倾斜设置的方形块，所述方形块的形心反应了其中心位置，构成布满整个测试卡的点阵，所述测试卡成像后通过所述检测模块建立数学模型进行一次性检测。

2.根据权利要求1所述的中继镜成像质量的多功能测试系统，其特征在于，所述方形块倾斜设置的转角角度为2°～10°。

3.根据权利要求1或2所述的中继镜成像质量的多功能测试系统，其特征在于，其测试方法如下：

S1.所述测试卡通过所述摄像头模组、所述中继镜和所述平面背光源进行一次成像；

S2.所述检测模块收集所述测试卡上每个所述方形块的4个斜边的信息建立MTF随视场变化图线；

所述检测模块收集所述方形块和所述形心构成的理想网格模型和所述测试卡实际网格模型，建立实际点位数学模型；

S3.所述检测模块通过所述MTF随视场变化图线得到清晰度指标、通过所述实际点位数学模型得到畸变指标和视场大小指标。

4.根据权利要求3所述的中继镜成像质量的多功能测试系统，其特征在于，所述MTF随视场变化图线的实现方法如下：

S1.采用倾斜边缘法计算设置在所述测试卡上的每个方形块的4个斜边的边缘扩散函数；

S2.将S1中得到的所述边缘扩散函数进行求导得到对应的线扩散函数；

S3.将S2中得到的所述线扩散函数进行傅里叶变换得到MTF，得到中继镜在不同视场位置的MTF，生成MTF随视场变化图线。

5.根据权利要求3所述的中继镜成像质量的多功能测试系统，其特征在于，所述畸变指标的实现方法如下：

S1.根据所述测试卡上的所述方形块和所述形心生成的理想网格模型，根据所述测试卡实际成像生成实际网格模型；

S2.所述理想网格模型与所述实际网格模型生成映射关系，通过该映射关系建立实际点位坐标数学模型，取所述实际物理网格模型的其中一个坐标点(x_i，y_i)，建立转换式：

(k＝0,......,n，n为多项式次数，a_k、b_k为多项式系数)得到(X_i,Y_i)；

S3.取m个测点，得到m组数据，按最小二乘法原理，得到a_k、b_k共n+1组系数，建立实际成像与所述测试卡之间的确定数学关系，由此得到成像畸变。

6.根据权利要求5所述的中继镜成像质量的多功能测试系统，其特征在于，所述视场大小指标的实现方法如下：

S1.取实际物理网格模型的其中一个坐标点(x，y)到矫正后图像位置(X,Y)的映射；

S2.取其畸变中心位置(x₀,y₀)/(X₀,Y₀)，此时x₀＝X₀，y₀＝Y₀；

S3.得到矫正后图像的像素比例K：

Distortion＝(R₁-R₂)/R₂·100％

其中，

经过畸变矫正后的图像，得到视场大小。