CN114112330A - 一种测试杂散光的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试杂散光的方法及装置，涉及杂散光的测试评估领域，该方法包括以下步骤：获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。本发明中的测试杂散光的方法可以定位、定量分析杂散光影响。

Description

一种测试杂散光的方法及装置

技术领域

本发明涉及杂散光的测试评估领域，具体涉及一种测试杂散光的方法及装置。

背景技术

光学系统中，针对成像光学系统，任何非希望但经过传播后到达探测器面的光线为杂散光；针对非成像光学系统，任何成像或其它非预期的光线传播形成的光斑等为杂散光。

对于成像系统的杂散光，一般可以称之为鬼像，或者眩光，造成它们的原因是由于镜头表面所反射的光线在镜筒内部和相机内部的光线乱射引起的，这些反射光覆盖了画面，使得对比度降低。虽然使用经过高级镀膜处理的镜头或者通过使用遮光罩等方式可以有效会降低这种眩光，但是仍然有必要对杂散光进行测试，分析它们带来的影响。

当前的杂散光测试系统，主要是通过平行光管和积分球或两个积分球来进行测试，平行光管或者前积分球提供均匀照度，后积分球提供背景（保证黑），通过放入光学系统前后的照度变化，得出是否存在杂散光以及严重程度的结论，但是目前的测试方式无法具体得到杂散光的影响位置及大小。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种测试杂散光的方法，其可以定位、定量分析杂散光影响。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种测试杂散光的方法，该方法包括以下步骤：

获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；

根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

一些实施例中，所述获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，包括：

将光源放置在一个局部区域上；

拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响；

移动光源，以获取光源在每个局部区域上产生的杂散光对对应的照片的各个片区亮度的影响。

一些实施例中，所述拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响，包括：

控制曝光时间，使光源所在局部区域的灰阶达到预设值后拍摄照片；

将全视野等分为n*m个片区，其中n和m为正整数；

计算拍摄的照片的灰阶与光源所在局部区域的灰阶的比值，得到光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的百分比影响。

一些实施例中，所述设定位置下的每个局部发光区域为全视野所划分成的多个片区。

一些实施例中，所述设定位置下的每个局部发光区域在所述全视野外。

一些实施例中，所述根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，包括：

将离散的每个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响数据进行平滑处理与像素影响分离，以得到连续的全视野亮度影响数据。

一些实施例中，所述方法还包括对杂散光的校正步骤，其包括：

拍摄待测照片，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正。

一些实施例中，所述拍摄待测照片，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正，包括：

拍摄待测照片，并将所述待测照片的拍摄视野按所述n*m个片区进行划分；

基于划分的片区，生成待测照片的灰度矩阵；

对每个局部区域下杂散光对拍摄的照片的全幅面亮度的影响进行叠加，得到杂散光对各个片区亮度总的百分比影响；

基于待测照片的灰度矩阵和杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到待测照片的杂散光影响大小矩阵；

根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正。

一些实施例中，根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正，包括：

将待测照片的灰度矩阵减去杂散光影响大小矩阵，得到杂散光校正图像矩阵；

以杂散光校正图像矩阵为基准，并根据杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵；

将杂散光校正图像矩阵减去迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵，得到迭代的杂散光校正图像矩阵；

重复迭代过程，直到迭代的杂散光校正图像矩阵的改变量达到限制的阈值。

本发明第二方面提供一种测试杂散光的装置，其可以定位、定量分析杂散光影响。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种测试杂散光的装置，包括：

采集模块，其用于获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；

计算模块，其用于根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的测试杂散光的方法，其通过获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，再根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。通过该方法，不仅仅得出了是否存在杂散光以及严重程度的结论，还可以定位、定量分析杂散光影响，为视野外杂散光的遮挡方式提供参考，为视野内杂散光的校正提供方法，可提高相机拍照与基于相机的测量仪器的精度。

附图说明

图1为本发明实施例中测试杂散光的方法的流程图；

图2为本发明实施例中测量系统的示意图；

图3为本发明实施例中步骤S1的流程图；

图4为本发明实施例中步骤S12的流程图；

图5为本发明实施例中视野划分示意图；

图6为本发明实施例中光源放置在左上角区域时杂散光的影响示意图；

图7为本发明实施例中包括杂散光校正的流程图；

图8为本发明实施例中步骤S3的流程图；

图9为本发明实施例中步骤S35的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

参见图1所示，本发明实施例提供一种测试杂散光的方法，该方法包括步骤S1和步骤S2。

S1．获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响。

本发明实施例的目的在于解决现有技术中只能得出是否存在杂散光以及严重程度的结论，而无法具体得到杂散光的位置及形状。

为此，本发明实施例采用局部到整体的思路，即先考虑光源在各个局部区域中产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，然后汇总得到总的影响。

在步骤S1的具体的实现中，可以采用图2中的测量系统，其包括待测相机、平台和一个光源。

参见图3所示，步骤S1包括子步骤S11至子步骤S13。

S11．将光源放置在一个局部区域上；

可以理解的是，将光源放在一个局部区域上后，便得到了步骤S1中的局部发光区域。

S12．拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响。

参见图4所示，具体而言，步骤S12包括子步骤S121至子步骤S123。

S121．控制曝光时间，使光源所在局部区域的灰阶达到预设值后拍摄照片。

比如，以8bit图片为例，在最高灰阶为255的情况下，调节曝光时间使光源所在局部区域的灰阶G = 200灰阶，然后再拍摄照片。

可以理解的是，本实施例中并不限于是8bit图片，也可以是16bit、24bit、或32bit图片。所调节的曝光时间也不限于光源所在局部区域的灰阶为200的情形，都可以根据实际需求来合理选择，本实施例在此不做限制。

S122．将全视野等分为n*m个片区，其中n和m为正整数。

参见图5所示，在一些优选地实施例中，视野为方形区域，为划分方便，可以将全视野等分为1cm*1cm的正方形片区。

当然可以理解的是，片区的划分，不局限于图5中具体区域数量，不局限于方形区域，也不局限于矩阵排列，可以以任意数量的任意形状的区域进行任意排列，不同区域可重叠，所有区域叠加可不充满全视野。

此外，对于光源的选择，可以选择1cm*1cm大小的正方形光源，即和正方形片区相同大小。光源的放置位置可以是全视野所划分成的多个片区，也可以是在视野外。参见图6所示，其表示的是将1cm*1cm大小的正方形光源放置在视野左上角边缘。此时就是测量的左上角发光区域的杂散光对全幅面的影响。

可以理解的是，本实施例中的光源不局限于1cm*1cm的正方形，可扩展至任意形状；光源的颜色不局限于单一颜色，可扩展至任意颜色。

S123．计算拍摄的照片的灰阶与光源所在局部区域的灰阶的比值，得到光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的百分比影响。

值得说明的是，光源所在局部区域的灰阶即发光区域的平均灰阶G。发光区域是光源在图像上显示发光的区域，在图像上可以清晰分辨区域边缘。每一个小格的大小与形状并不一定完全与发光的区域重合。因光源也有面积，在相机上显示为多个像素，因此只需要取根据图像确认的发光区域。小格只是辅助定位。比如用圆形光斑的光源，放在一个小格中心，发光区域为圆形，只需要取该圆形区域的各个图像像素的灰阶平均值。为计算方便可以将发光区域设定为正方形。

参见图6所示，由于此时光源放置在左上角区域，故拍摄的照片中该区域与光源所在局部区域的灰阶的比值为1，同理，其余片区的比值大小根据拍摄的照片的实际情况可以一一确定，最后将各个大小计入在全视野的方格内，可以很清楚地获知光源在左上角时，产生的杂散光对各个片区亮度的百分比影响。

此外，对于步骤S123中的计算方式，对于拍摄的照片，可以用整张照片各个像素的灰阶去除，也可取多个小格区域，每个小格内多个像素的灰阶平均值去除。

比如，图片的像素分辨率是1000*1000，可以将整幅照片的1000*1000像素都除以G，也可分成100*100个小格（或任意分小格），每个小格内多个像素（10*10）求平均后，再除以G，甚至可以每一小格的10*10像素内，只取部分（如一个圆内）的像素求平均的灰阶除以G后用于表征这个小格。小格的不同大小表征不同的空间精度，可根据后续不同的空间精度要求进行调整，本实施例在此不做限制。

S13．移动光源，以获取光源在每个局部区域上产生的杂散光对对应的照片的各个片区亮度的影响。

在具体实现时，可以通过对位移平台、相机的联控，可对全幅实现自动测量。

可以理解的是，局部区域划分的越细，光源大小越小，则采样越密集，测量越精确。光源边缘成像越锐利且相机或光源的位置调节越精确，测量越精确。这都可以根据精度需求来进行调整。

此外，优选地方案中可通过计算得到连续的全幅影响结果：即将离散的每个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响数据进行平滑处理与像素影响分离，以得到连续的全视野亮度影响数据。

S2．根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

以图6为例，其为一个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，可以理解的是，经过步骤S1后，已经得到了每个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，也就是得到了类似于图中的各个片区下的百分比影响。这样一来，不仅得出了是否存在杂散光以及严重程度的结论，还可以获得杂散光的影响位置与大小。

作为优选地实施方式，参见图7所示，在步骤S2之后还包括对杂散光的校正步骤：

S3．拍摄待测照片，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正。

参见图8所示，具体而言，步骤S3包括子步骤S31至子步骤S35。

S31．拍摄待测照片，并将所述待测照片的拍摄视野按所述n*m个片区进行划分。

S32．基于划分的片区，生成待测照片的灰度矩阵。

S33．对每个局部区域下杂散光对拍摄的照片的全幅面亮度的影响进行叠加，得到杂散光对各个片区亮度总的百分比影响。

S34．基于待测照片的灰度矩阵和杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到待测照片的杂散光影响大小矩阵。

S35．根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正。

参见图9所示，具体而言，步骤S35包括子步骤S351至子步骤S355。

S351．将待测照片的灰度矩阵减去杂散光影响大小矩阵，得到杂散光校正图像矩阵。

S352．以杂散光校正图像矩阵为基准，并根据杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵。

S353．将杂散光校正图像矩阵减去迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵，得到迭代的杂散光校正图像矩阵。

S354．重复迭代过程，直到迭代的杂散光校正图像矩阵的改变量达到限制的阈值。

下面对上述步骤作进一步说明：

A．相机拍摄待测照片，得到原始的待测图片，待测照片灰阶可以看作是一个矩阵[I0]；

B．基于待测照片灰阶矩阵[I0]，根据该相机不同局部区域杂散光影响大小数据，计算得到待测照片的杂散光影响大小矩阵[dx]：

拍摄的照片可符合n*m个片区分划，每个片区根据待测照片灰阶与对应区块的杂散光影响，计算对应片区的杂散光影响大小[dx(i)]，并将所有片区的杂散光影响大小进行叠加，得到待测照片的杂散光影响大小矩阵[dx]=∑dx(i)。

为计算方便，由于上述不同局部区域杂散光影响大小数据为百分比数据，可以将对应片区的杂散光影响大小[dx(i)]乘以100后进行换算。可以理解的是，此时，待测图像灰阶矩阵[I0]为各个片区均为100的矩阵。

C．待测图像灰阶矩阵[I0]减去杂散光影响大小矩阵[dx]，得到杂散光校正图像矩阵[Ix]；

因理论上准确的杂散光影响大小矩阵[dcal]需要由杂散光校正后的图像[Ical]而非[I0]通过步骤进行计算，[I0]=[Ical]+[dcal]，通过上步骤得到的[dx]会附加[dcal]的影响，但影响大小为杂散光影响倍率的平方（如杂散光影响为3%，此步骤影响仅为3%^2=0.09%），影响很小。但若需更精确的测量，需要进行多次迭代的计算，需要步骤如下：

D．用[Ix]代替[I0]，重复B步骤得到[dx]，此时的[dx]更趋近于[dcal]；

E．用D步骤的[dx]代替之前的[dx]，多次重复C、D步骤，比较每次重复步骤前后的[Ix]，直到[Ix]改变量达到限制的阈值，最终[Ix]为杂散光校正完成图像。

综上所述，本发明中的测试杂散光的方法，其通过获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，再根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。通过该方法，不仅仅得出了是否存在杂散光以及严重程度的结论，还可以定位、定量分析杂散光影响，为视野外杂散光的遮挡方式提供参考，为视野内杂散光的校正提供方法，可提高相机拍照与基于相机的测量仪器的精度。

与此同时，本发明实施例还提供一种测试杂散光的装置，其包括采集模块和计算模块。

其中，采集模块用于获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响。

计算模块用于根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

一些实施例中，所述采集模块获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，具体包括：

将光源放置在一个局部区域上；

拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，所述采集模块计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响；

移动光源，所述采集模块以获取光源在每个局部区域上产生的杂散光对对应的照片的各个片区亮度的影响。

进一步地，所述拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响，包括：

控制曝光时间，使光源所在局部区域的灰阶达到预设值后拍摄照片；

将全视野等分为n*m个片区，其中n和m为正整数；

计算拍摄的照片的灰阶与光源所在局部区域的灰阶的比值，得到光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的百分比影响。

进一步地，所述设定位置下的每个局部发光区域为全视野所划分成的多个片区。或者，所述设定位置下的每个局部发光区域在所述全视野外。

一些实施例中，所述计算模块根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，包括：

将离散的每个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响数据进行平滑处理与像素影响分离，以得到连续的全视野亮度影响数据。

一些实施例中，所述测试杂散光的装置还包括校正模块，所述校正模块用于在拍摄待测照片后，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正。

进一步地，所述校正模块基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正，包括：

首先拍摄待测照片，并将所述待测照片的拍摄视野按所述n*m个片区进行划分。

所述校正模块基于划分的片区，生成待测照片的灰度矩阵；对每个局部区域下杂散光对拍摄的照片的全幅面亮度的影响进行叠加，得到杂散光对各个片区亮度总的百分比影响；基于待测照片的灰度矩阵和杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到待测照片的杂散光影响大小矩阵；根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正。

进一步地，所述校正模块根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正，包括：

将待测照片的灰度矩阵减去杂散光影响大小矩阵，得到杂散光校正图像矩阵；

以杂散光校正图像矩阵为基准，并根据杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵；

将杂散光校正图像矩阵减去迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵，得到迭代的杂散光校正图像矩阵；

重复迭代过程，直到迭代的杂散光校正图像矩阵的改变量达到限制的阈值。

综上所述，本发明中的测试杂散光的装置，其包括采集模块和计算模块，采集模块用于获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；计算模块用于根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。通过该装置，不仅仅得出了是否存在杂散光以及严重程度的结论，还可以定位、定量分析杂散光影响，为视野外杂散光的遮挡方式提供参考，为视野内杂散光的校正提供方法，可提高相机拍照与基于相机的测量仪器的精度。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种测试杂散光的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；

根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

2.如权利要求1所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响，包括：

将光源放置在一个局部区域上；

拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响；

移动光源，以获取光源在每个局部区域上产生的杂散光对对应的照片的各个片区亮度的影响。

3.如权利要求2所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述拍摄照片，并将拍摄照片时的全视野划分成多个片区，计算光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的影响，包括：

控制曝光时间，使光源所在局部区域的灰阶达到预设值后拍摄照片；

将全视野等分为n*m个片区，其中n和m为正整数；

计算拍摄的照片的灰阶与光源所在局部区域的灰阶的比值，得到光源在该局部区域上产生的杂散光对各个片区亮度的百分比影响。

4.如权利要求2所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述设定位置下的每个局部发光区域为全视野所划分成的多个片区。

5.如权利要求2所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述设定位置下的每个局部发光区域在所述全视野外。

6.如权利要求1所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，包括：

将离散的每个局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响数据进行平滑处理与像素影响分离，以得到连续的全视野亮度影响数据。

7.如权利要求3所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述方法还包括对杂散光的校正步骤，其包括：

拍摄待测照片，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正。

8.如权利要求7所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，所述拍摄待测照片，基于待测照片的灰度和每个局部区域下杂散光对全视野亮度的影响，对待测照片进行校正，包括：

拍摄待测照片，并将所述待测照片的拍摄视野按所述n*m个片区进行划分；

基于划分的片区，生成待测照片的灰度矩阵；

对每个局部区域下杂散光对拍摄的照片的全幅面亮度的影响进行叠加，得到杂散光对各个片区亮度总的百分比影响；

基于待测照片的灰度矩阵和杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到待测照片的杂散光影响大小矩阵；

根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正。

9.如权利要求8所述的一种测试杂散光的方法，其特征在于，根据待测照片的灰度矩阵和杂散光影响大小矩阵，对待测照片进行校正，包括：

将待测照片的灰度矩阵减去杂散光影响大小矩阵，得到杂散光校正图像矩阵；

以杂散光校正图像矩阵为基准，并根据杂散光对各个片区亮度总的百分比影响，得到迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵；

将杂散光校正图像矩阵减去迭代的待测照片的杂散光影响大小矩阵，得到迭代的杂散光校正图像矩阵；

重复迭代过程，直到迭代的杂散光校正图像矩阵的改变量达到限制的阈值。

10.一种测试杂散光的装置，其特征在于，包括：

采集模块，其用于获取设定位置下的每个局部发光区域产生的杂散光对待测成像系统的全视野亮度的影响；

计算模块，其用于根据所有局部发光区域产生的杂散光对全视野亮度的影响，得到杂散光对待测成像系统的影响位置与大小。

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