CN115371961A - 用于检测光学性能的装置及方法、光学性能检测方法、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例公开了一种用于检测光学性能的装置及方法、光学性能检测方法、电子设备。所述用于检测成像系统光学性能的装置包括：测试板，所述测试板上设置有至少一组测试图案；移动部件，用于使所述测试板相对成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐；图像采集设备，用于采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。本说明书实施例可以实现对成像系统的光学性能进行检测。
Description
技术领域
本说明书实施例涉及光学性能检测技术领域，特别涉及一种用于检测成像系统光学性能的装置及方法、成像系统光学性能检测方法、电子设备。
背景技术
目前成像系统获得了广泛的应用。成像系统的光学性能是成像系统非常重要的指标。考虑到成像系统的生产复杂，使用场合非常重要，因而对成像系统的光学性能进行检测显得尤为重要。
发明内容
本说明书实施例提供一种用于检测成像系统光学性能的装置及方法、成像系统光学性能检测方法、电子设备，以对成像系统的光学性能进行检测。
本说明书实施例的第一方面，提供了一种用于检测成像系统光学性能的装置，包括：
测试板，所述测试板上设置有至少一组测试图案；
移动部件，用于使所述测试板相对成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐；
图像采集设备，用于采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。
本说明书实施例的第二方面，提供了一种用于检测成像系统光学性能的方法，包括：
提供测试板，所述测试板上设置有至少一组测试图案；
使所述测试板相对成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐；
用于采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。
本说明书实施例的第三方面，提供了一种成像系统光学性能检测方法，包括：
获得成像系统的成像形成的图像数据，所述图像数据中包含测试图案；
对所述图像数据进行处理，得到所述成像系统的光学性能参数。
本说明书实施例的第四方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储有程序指令的存储器，其中，所述程序指令被配置为适于由所述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如第三方面所述方法的指令。
本说明书一些实施例提供的技术方案，可以使测试板相对成像系统移动，以使测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐。可以采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。这样通过使测试板相对成像系统移动，实现了对成像系统光学性能的检测。
本说明书一些实施例提供的技术方案，可以根据成像系统的成像形成的图像数据，获得所述成像系统的光学性能参数，实现了对成像系统光学性能的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书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，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本说明书实施例对视向角为0度的成像系统进行检测的示意图；
图1b为本说明书实施例对视向角为30度的成像系统进行检测的示意图；
图2a为本说明书实施例中成像系统镜头的检测点的示意图；
图2b为本说明书实施例中成像系统镜头的检测点的示意图；
图3a为本说明书实施例中分辨率板的示意图；
图3b为本说明书实施例中畸变板的示意图；
图3c为本说明书实施例中光效板的示意图；
图4为本说明书实施例中移动部件的结构示意图；
图5为本说明书实施例中用于检测成像系统光学性能的方法的流程图；
图6为本说明书实施例中成像系统光学性能检测方法的流程图；
图7为本说明书实施例中对图像数据进行处理的流程图；
图8为本说明书实施例中第一灰度图和第二灰度图的示意图；
图9为本说明书实施例中图像掩膜的示意图；
图10为本说明书实施例中成像系统光学性能检测装置的结构示意图；
图11为本说明书实施例中电子设备的结构示意图。
附图标记说明：
1、光源；2、移动部件；21、竖直导轨；22、第二驱动部件；23、水平导轨；24、第一驱动部件；3、测试板；4、成像系统；5、支撑部件；6、图像采集设备；7、显示设备。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
在相关技术中，可以获得成像系统的一个光学性能参数，可以利用所述光学性能参数表征所述成像系统的光学性能。例如，所述成像系统可以包括内窥镜，所述光学性能参数可以包括调制传递函数值。那么，可以采用刃边法，获得内窥镜镜头的一个特定位置处的SFR(Spatial Frequency Response，空间频率响应)值，可以将所述SFR值转换为调制传递函数值，可以利用所述调制传递函数值表征所述内窥镜的调制传递函数性能。但是，单个光学性能参数是无法准确地表征成像系统的光学性能的。
请参阅图1a和图1b。本说明书实施例提供一种用于检测成像系统光学性能的装置。
所述光学性能包括但不限于调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)、畸变、景深、光效等。所述成像系统4可以包括内窥镜、相机、热像仪等。所述内窥镜可以包括医用内窥镜和工业内窥镜等。所述内窥镜还可以包括硬性内窥镜和软性内窥镜等。所述成像系统可以4具有镜头和图像传感器等部件。所述镜头用于将被摄物体成像于图像传感器上，所述图像传感器用于根据镜头的成像输出电信号，所述电信号用于生成包含被摄物体的图像数据。利用所述图像数据可以检测所述成像系统4的光学性能。
在实际应用中，可以在镜头的视场中设置一个检测点。这样可以获得与所述检测点相对应的图像数据，可以利用与所述检测点相对应的图像数据检测成像系统4的光学性能。或者，考虑到镜头不同位置处的成像质量是不同的，为了全面地检测成像系统4的光学性能，还可以在镜头的视场中设置多个检测点。这样可以获得与所述多个检测点相对应的图像数据，可以利用与所述多个检测点相对应的图像数据检测成像系统4的光学性能。图2a示出了一种检测点设置方式。图2a中，在镜头的视场中设置了5个检测点。图2b示出了另一种检测点设置方式。图2b中，在镜头的视场中设置了4个检测点。
所述用于检测成像系统光学性能的装置可以包括测试板3、移动部件2和图像采集设备6。
在一些实施例中，所述测试板3上可以设置有至少一组测试图案，每组测试图案可以包括一个或多个测试图案。优选地，所述测试板3上可以设置有多组测试图案。这样针对所述成像系统4中镜头的每个检测点，可以获得所述成像系统4针对所述多组测试图案的成像形成的多个图像数据，所述多个图像数据可以用于检测所述成像系统4在该检测点的光学性能。从而使检测结果更为精准。在实际应用中，可以根据所述多个图像数据获得所述成像系统4在该检测点的多个光学性能参数，所述多个光学性能参数可以用于表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。其中，可以直接利用所述多个光学性能参数表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。或者，还可以根据所述多个光学性能参数生成光学性能曲线，可以利用所述光学性能曲线表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。
在需要检测不同的光学性能时，可以采用不同的测试板3。例如，在需要检测调制传递函数性能时，可以采用分辨率测试板。所述分辨率测试板上可以设置有至少一组分辨率图案。每组分辨率图案可以对应一个分辨率档位，并且包括一个或多个分辨率图案。例如，图3a所示的分辨率板上可以设置有25组分辨率图案。所述25组分辨率图案对应了25个分辨率档位。
每组分辨率图案可以包括4个分辨率图案，所述分辨率图案可以包括黑白相间的平行线条。所述4个分辨率图案之间，平行线条的方向是不同的。每组分辨率图案内部，平行线条之间的疏密程度是一致的。不同组分辨率图案之间，平行线条之间的疏密程度是不同的。这样便可以利用所述分辨率板，检测成像系统4的调制传递函数性能。另举一例，在需要检测成像系统4的畸变性能时，可以采用图3b所示的畸变板。另举一例，在需要检测成像系统4的光效性能时，可以采用图3c所示的光效板。
在一些实施例中，所述测试板3可以设置在移动部件2上。所述移动部件2用于使测试板3相对成像系统4移动，以使测试板3上的每组测试图案与成像系统4中镜头的检测点对齐。在对后，所述测试板3与成像系统4的成像光轴垂直。所述成像光轴为成像系统4的视场中心轴。
请参阅图4。所述移动部件2可以包括水平导轨23和竖直导轨21。所述竖直导轨21可以设置在水平导轨23上，所述竖直导轨21能沿着水平导轨23在水平方向上移动。所述测试板3可以设置在竖直导轨21上，所述测试板3能沿着竖直导轨21在竖直方向上移动。所述水平方向和所述竖直方向可以与成像系统4的成像光轴垂直。通过所述水平导轨23和所述竖直导轨21，使所述测试板3在移动的过程中与成像系统4的成像光轴垂直。其中，所述测试板3可以直接设置在竖直导轨21上。或者，所述测试板3还可以通过支撑部件设置在竖直导轨21上。
在实际应用中，可以采用手动操作的方式，使测试板3在竖直方向上移动和/或在水平方向上移动。例如，可以采用手动操作的方式，使竖直导轨21沿着水平导轨23移动和/或使测试板3沿着竖直导轨21移动。或者，所述图像采集设备6还可以控制测试板3在竖直方向上移动和/或在水平方向上移动。这样可以实现自动化检测，提高检测效率。具体的，所述水平导轨23上可以设置有第一驱动部件24(例如驱动电机)，所述第一驱动部件24可以用于驱动竖直导轨21沿着水平导轨23移动。所述竖直导轨21上可以设置有第二驱动部件22(例如驱动电机)，所述第二驱动部件22可以用于驱动测试板3沿着竖直导轨21移动。所述图像采集设备6可以向所述第一驱动部件24和所述第二驱动部件22发送控制信号，以控制测试板3沿着竖直导轨21移动以及控制竖直导轨21沿着水平导轨23移动。
所述检测点的数量可以为一个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的各组测试图案分别与所述检测点对齐。或者，所述检测点的数量还可以为多个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的各组测试图案与所述多个检测点逐个对齐。在实际应用中，可以先使测试板3上的各组测试图案分别与一个检测点对齐，后使测试板3上的各组测试图案分别与另外一个检测点对齐，如此不断地循环，从而实现检测。
每组测试图案与检测点的对齐，可以是检测点位于该组测试图案的特定位置(例如中心位置)。或者，每组测试图案还可以设置有参考点，所述参考点位于该组测试图案的特定位置(例如中心位置)。这样，每组测试图案与检测点的对齐，可以是检测点与参考点的对准。
在一些实施例中，所述图像采集设备6可以包括台式机、便携式计算机(例如笔记本电脑)、移动智能电话、平板电脑等。所述图像采集设备6可以与所述成像系统4通信连接。所述图像采集设备6用于在测试板3上的每组测试图案与成像系统4中镜头的检测点对齐以后，采集成像系统4针对所述测试图案的成像形成的图像数据。所述图像数据可以由成像系统4拍摄得到，或者，还可以由图像采集设备6生成得到。所述图像数据可以用于检测光学性能。进一步地，所述图像采集设备6还可以用于对图像数据进行处理，获得光学性能检测结果。所述光学性能检测结果用于表征成像系统4的光学性能。所述光学性能检测结果可以包括光学性能参数和/或光学性能曲线。所述光学性能参数可以包括调制传递函数值、畸变率、亮度均匀度等。所述调制传递函数值用于表征成像系统4的调制传递函数性能。所述畸变率用于表征成像系统4的畸变(Distortion，又称为失真)性能。所述亮度均匀度用于表征成像系统4的光效性能。所述光学性能曲线包括调制传递函数曲线等。所述光学性能曲线可以由所述图像采集设备6根据光学性能参数生成，能更加形象化地表征成像系统4的光学性能。例如，所述调制传递函数曲线可以由所述图像采集设备6根据调制传递函数值生成。
所述图像采集设备6获得光学性能参数，可以包括以下至少一种情况。
情况(1)，所述测试板3上设置有一组测试图案，所述检测点的数量为一个。所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对一组测试图案的成像形成的一个图像数据，可以对所述图像数据进行处理，获得该检测点的一个光学性能参数。所述光学性能参数可以用于表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。
情况(2)，所述测试板3上设置有多组测试图案，所述检测点的数量为一个。所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对所述多组测试图案的成像形成的多个图像数据，可以对所述多个图像数据进行处理，获得该检测点的多个光学性能参数。所述多个光学性能参数可以更加准确地表征所述成像系统4的光学性能。其中，可以直接利用所述多个光学性能参数表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。或者，还可以根据所述多个光学性能参数获得光学性能曲线，可以利用所述光学性能曲线表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。
情况(3)，所述测试板3上设置有一组测试图案，所述检测点的数量为多个。针对每个检测点，所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对一组测试图案的成像形成的一个图像数据，可以对所述图像数据进行处理，获得该检测点的一个光学性能参数。这样可以获得多个检测点的光学性能参数，实现对多个检测点进行检测。
情况(4)，所述测试板3上设置有多组测试图案，所述检测点的数量为多个。针对每个检测点，所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对多组测试图案的成像形成的多个图像数据，可以对所述多个图像数据进行处理，获得该检测点的多个光学性能参数。这样可以获得多个检测点的光学性能参数，实现对多个检测点进行检测。其中，可以直接利用每个检测点的多个光学性能参数表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。或者，还可以根据每个检测点的多个光学性能参数获得光学性能曲线，可以利用所述光学性能曲线表征所述成像系统4在该检测点的光学性能。
在一些实施例中，所述用于检测成像系统光学性能的装置还可以包括光源1。
所述光源1可以用于提供平行光，以对测试板3进行照明。所述光源1可以为平行光透射灯箱。当然在实际中还可以采用其它能够提供平行光的光源。
所述测试板3可以包括透射型测试板。所述透射型测试板可以位于光源1和成像系统4之间，以使光源1输出的平行光可以穿过透射型测试板进入成像系统4的镜头。当然，所述测试板3还可以包括反射型测试板。光源1和成像系统4可以位于所述反射型测试板的同侧。
在一些实施例中，所述用于检测成像系统光学性能的装置还可以包括支撑部件5。所述支撑部件5可以用于支撑成像系统4，以使成像系统4的成像光轴与平行光的光束方向一致。所述支撑部件5可以仅能支撑具有某种特定视向角的成像系统。或者，所述支撑部件5还可以支撑多种成像系统，所述多种成像系统具有不同的视向角。例如，所述支撑部件5可以包括支撑平台和至少两个立柱。所述支撑平台用于支撑成像系统4，所述至少两个立柱用于支撑所述支撑平台。通过调制立柱之间的高度差，可以使支撑部件5支撑多种不同视向角的成像系统。当然，本领域技术人员可以理解的是，以上支撑部件5的结构仅为示例，在实际中支撑部件5还可以为其它形式的结构。在图1a中，所述支撑部件5支撑了视向角为0度的成像系统。在图1b中，所述支撑部件5支撑了视向角为30度的成像系统。
在一些实施例中，所述用于检测成像系统光学性能的装置还可以包括显示设备7。所述显示设备7可以包括台式机、便携式计算机(例如笔记本电脑)、移动智能电话、平板电脑等。所述显示设备7可以与所述成像系统4通信连接。所述显示设备7和所述图像采集设备6可以分别为不同的设备。或者，所述显示设备7和所述图像采集设备6还可以集成在同一个设备中。所述显示设备7用于显示成像系统4的成像，以便观测每组测试图案与检测点的对齐情况。进一步地，所述显示设备7还可以接收图像采集设备6发来的光学性能检测结果，可以显示所述光学性能检测结果。进一步地，所述显示设备7还可以显示成像系统4镜头的视场，以供检测人员在所述视场中设置多个检测点。所述显示设备7可以获得检测人员设置的检测点。
基于本说明书实施例提供的用于检测成像系统光学性能的装置，本说明书实施例还相应地提供了一种用于检测成像系统光学性能的方法。请参阅图5。所述方法可以包括以下步骤。
步骤S501：提供测试板3，在所述测试板3上设置有至少一组测试图案。
在一些实施例中，还可以提供平行光，以对所述测试板3进行照明。
步骤S503：使所述测试板3相对成像系统4移动，以使所述测试板3上的每组测试图案与成像系统4中镜头的检测点对齐。
在一些实施例中，所述成像系统4可以为待检测的成像系统。所述成像系统4可以设置在支撑部件5上。在实际中，可以根据成像系统4的视向角，对所述支撑部件5进行调整。使得，在将成像系统4设置在支撑部件5上以后，成像系统4的成像光轴与平行光的光束方向一致。
在一些实施例中，所述检测点可以由检测人员在成像系统4镜头的视场中进行设置。具体的，显示设备7可以显示成像系统4中镜头的视场，以供检测人员在所述视场中设置多个检测点。所述显示设备7可以获得检测人员设置的检测点。
在一些实施例中，每组测试图案与检测点的对齐，可以是检测点位于该组测试图案的特定位置(例如中心位置)。或者，每组测试图案可以设置有参考点，所述参考点位于该组测试图案的特定位置(例如中心位置)。每组测试图案与检测点的对齐，可以是检测点与参考点的对准。显示设备7可以显示成像系统4的成像，以便观测每组测试图案与检测点的对齐情况。
在一些实施例中，所述检测点的数量可以为一个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的各组测试图案与所述检测点对齐。或者，所述检测点的数量还可以为多个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的各组测试图案与所述多个检测点逐个对齐。在实际应用中，可以先使测试板3上的各组测试图案分别与一个检测点对齐，后使测试板3上的各组测试图案分别与另外一个检测点对齐，如此不断地循环，从而实现检测。
所述移动部件2可以包括水平导轨23和竖直导轨21。所述竖直导轨21可以设置在水平导轨23上，所述竖直导轨21能沿着水平导轨23在水平方向上移动。所述测试板3可以设置在竖直导轨21上，所述测试板3能沿着竖直导轨21在竖直方向上移动。故此，可以通过水平导轨23，使测试板3在水平方向上移动。可以通过竖直导轨21，使测试板3在竖直方向上移动。所述水平方向和所述竖直方向可以与成像系统4的成像光轴垂直。在实际应用中，图像采集设备6可以控制测试板3沿着竖直导轨21移动，以及控制竖直导轨21沿着水平导轨23移动。
步骤S505：采集成像系统4针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测成像系统4的光学性能。
在一些实施例中，图像采集设备6可以在测试板3上的每组测试图案与成像系统4中镜头的检测点对齐后，采集成像系统4针对所述测试图案的成像形成的图像数据，所述图像数据中可以包含该组测试图案。
在一些实施例中，所述测试板3上可以设置有多组测试图案。所述检测点的数量可以为一个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的一组测试图案与所述检测点对齐。在该组测试图案与所述检测点对齐以后，图像采集设备6可以采集成像系统4针对该组测试图案的成像形成的图像数据。然后，所述移动部件2可以继续使测试板3移动，以使测试板3上的另外一组测试图案与所述检测点对齐。在该组测试图案与所述检测点对齐以后，图像采集设备6可以采集成像系统4针对该组测试图案的成像形成的图像数据。如此不断地循环，可以使测试板3上的多组测试图案与所述检测点逐个对齐，可以采集得到与所述检测点相对应的多个图像数据。或者，所述测试板3上可以设置有多组测试图案。所述检测点的数量可以为多个。所述移动部件2可以使测试板3移动，以使测试板3上的多组测试图案与成像系统4中镜头的一个检测点对齐。所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对多组测试图案的成像形成的多个图像数据。然后，所述移动部件2可以继续使测试板3移动，以使测试板3上的多组测试图案与成像系统4中镜头的另一个检测点对齐。所述图像采集设备6可以采集成像系统4针对多组测试图案的成像形成的多个图像数据。如此不断地循环，可以使测试板3上的多组测试图案与多个检测点对齐，可以采集得到与多个检测点相对应的多个图像数据。
在一些实施例中，图像采集设备6还可以对图像数据进行处理，获得光学性能检测结果。所述光学性能检测结果用于表征成像系统4的光学性能。所述光学性能检测结果可以包括光学性能参数和/或光学性能曲线。进一步地，图像采集设备6还可以将光学性能检测结果发送给显示设备7，所述显示设备7可以接收光学性能检测结果，可以显示光学性能检测结果。
以下介绍本说明书实施例的一个场景示例。
在本场景示例中，所述成像系统4可以为医用硬性内窥镜，所述医用硬性内窥镜的视向角为0度。所述用于检测成像系统光学性能的装置可以包括光源1、分辨率板、移动部件2、图像采集设备6和显示设备7。所述光源1可以为平行光透射灯箱。可以根据医用硬性内窥镜的视向角，对所述支撑部件5进行调整，使得，在将医用硬性内窥镜设置在支撑部件5上以后，医用硬性内窥镜的成像光轴与平行光的光束方向一致。可以将所述医用硬性内窥镜设置在调整后的支撑部件5上。可以连接显示设备7与医用硬性内窥镜，可以连接图像采集设备6与医用硬性内窥镜。
在本场景示例中，所述分辨率板可以如图3a所示。所述分辨率板可以为透射型分辨率板。所述分辨率板可以位于平行光透射灯箱和医用硬性内窥镜之间。可以调整平行光透射灯箱与分辨率板之间的距离、以及分辨率板与医用硬性内窥镜之间的距离，使分辨率图案在医用硬性内窥镜镜头的成像清晰。所述显示设备7可以显示医用硬性内窥镜镜头的视场，以供检测人员在所述视场中设置A、B、C、D、E等5个检测点。
在本场景示例中，所述移动部件2可以使分辨率板移动，以使分辨率板上的一组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点A对齐。在该组分辨率图案与检测点A对齐以后，图像采集设备6可以采集医用硬性内窥镜针对该组分辨率图案的成像形成的与检测点A相对应的图像数据。然后，所述移动部件2可以继续使分辨率板移动，以使分辨率板上的另一组分辨率图案与检测点A对齐。在该组分辨率图案与检测点A对齐以后，图像采集设备6可以采集医用硬性内窥镜针对该组分辨率图案的成像形成的与检测点A相对应的图像数据。这样，通过不断地进行循环，可以使分辨率板上的25组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点A对齐，从而可以采集得到与检测点A相对应的25个图像数据。重复以上过程，可以使分辨率板上的25组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点B对齐，可以采集得到与检测点B相对应的25个图像数据。重复以上过程，可以使分辨率板上的25组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点C对齐，可以采集得到与检测点C相对应的25个图像数据。重复以上过程，可以使分辨率板上的25组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点D对齐，可以采集得到与检测点D相对应的25个图像数据。重复以上过程，可以使分辨率板上的25组分辨率图案与医用硬性内窥镜镜头的检测点E对齐，可以采集得到与检测点E相对应的25个图像数据。
在本场景示例中，图像采集设备6可以获得5个图像数据集，所述5个图像数据集与A、B、C、D、E等5个检测点相对应。每个图像数据集可以包括25个图像数据，每个图像数据中可以包含一组分辨率图案。每组分辨率图案对应一个分辨率档位，包括一个或多个分辨率图案。
本说明书实施例的用于检测成像系统光学性能的方法，可以使测试板相对成像系统移动，以使测试板上的每组测试图案与成像系统中镜头的检测点对齐；在对齐后，可以采集成像系统针对所述测试图案的成像形成的图像数据。所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。这样通过使测试板相对成像系统移动，实现了对成像系统光学性能的检测。
基于本说明书实施例提供的用于检测成像系统光学性能的装置，本说明书实施例还提供一种成像系统光学性能检测方法。所述成像系统光学性能检测方法可以应用于电子设备，例如可以应用于前述用于检测成像系统光学性能的装置中的图像采集设备。请参阅图6。所述成像系统光学性能检测方法可以包括以下步骤。
步骤S601：获得成像系统的成像形成的图像数据，所述图像数据中包含测试图案。
在一些实施例中，所述图像数据可以为彩色图。所述图像数据可以为单独的图像数据。或者，所述图像数据还可以为视频中的图像数据帧。所述图像数据是在所述测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐以后，由所述成像系统针对所述测试图案的成像形成的。所述图像数据可以对应成像系统镜头的一个检测点。所述图像数据中可以包含一组测试图案，该组测试图案可以包括一个或多个测试图案。例如，所述图像数据中可以包含一组分辨率图案，该组分辨率图案可以对应分辨率上的一个分辨率档位，具体可以包括多个分辨率图案。当然，所述图像数据中的测试图案还可以为其它的图案，例如还可以为图3b所示畸变板中的图案。
步骤S602：对所述图像数据进行处理，得到所述成像系统的光学性能参数。
在一些实施例中，可以根据所述图像数据生成灰度图；可以在所述灰度图中确定所述测试图案对应的灰度值；可以根据所述灰度值，计算所述成像系统的光学性能参数。在本实施例的一些实施方式中，请参阅图7，所述对图像数据的处理可以包括以下步骤。
步骤S701：根据图像数据生成第一灰度图和第二灰度图。
可以对图像数据进行灰度化处理，得到第一灰度图和第二灰度图。所述第一灰度图和所述第二灰度图相同。例如，所述第一灰度图和所述第二灰度图可以如图8所示。图8所示的灰度图中可以包含4个分辨率图案，所述4个分辨率图案对应图3a所示分辨率板上的分辨率档位1。所述分辨率图案可以包括黑白相间的平行线条。
步骤S703：在第一灰度图中确定测试图案所在的第一目标区域。
可以确定第一阈值；可以利用所述第一阈值，在第一灰度图中确定测试图案所在的第一目标区域，以对第一目标区域和第一目标区域以外的其它区域进行区分。其中，所述第一阈值可以为经验值。或者，所述第一阈值也可以通过图像分割算法获得。所述图像分割算法可以包括大津法(OTSU)、均值迭代法、最大熵法等。值得说明的是，所述图像数据中包含一个或多个测试图案，因而在第一灰度图中可以确定得到一个或多个第一目标区域。
步骤S705：对第一目标区域进行形态学处理。
可以采用形态学运算，对第一目标区域进行形态学处理。
通过对第一目标区域进行形态学处理，可以对第一目标区域中的空洞进行填充，还可以去除第一目标区域的毛刺，使得处理后的第一目标区域与测试图案的真实轮廓形态更为接近。所述形态学运算可以包括图像开运算和/或图像闭运算等。
步骤S707：根据处理后的第一目标区域，生成图像掩膜。
所述图像掩膜(mask)可以为二值图像。在所述图像掩膜中，处理后的第一目标区域中各像素点的像素值为一个数值，其它区域中各像素点的像素值为另一个数值。例如，处理后的第一目标区域中各像素点的像素值可以为0，其它区域中各像素点的像素值可以为1。这样，处理后的第一目标区域为黑色，其它区域为白色。另举一例，处理后的第一目标区域中各像素点的像素值可以为1，其它区域中像素点的像素值可以为0。这样，处理后的第一目标区域为白色，其它区域为黑色。
在所述第一灰度图中，可以将处理后的第一目标区域中各像素点的像素值设置为一个数值，可以将其它区域中各像素点的像素值设置为另一个数值，得到图像掩膜。
例如，所述第一灰度图可以如图8所示。所述第一灰度图中第一目标区域的数量为4个。可以采用图像开运算和图像闭运算分别对各第一目标区域进行处理，以填充各第一目标区域中白线条之间的空洞；可以根据处理后的各第一目标区域，生成如图9所示的图像掩膜。
步骤S709：利用图像掩膜，在第二灰度图中确定测试图案对应的灰度值。
步骤S711：根据灰度值，计算所述成像系统的光学性能参数。
所述光学性能参数可以包括调制传递函数值、畸变率、亮度均匀度等。所述调制传递函数值可以用于表征成像系统的调制传递函数性能。所述畸变率可以用于表征成像系统的畸变性能。所述亮度均匀度可以用于表征成像系统的光效性能。
可以利用图像掩膜，在第二灰度图中确定测试图案所在的第二目标区域；可以在第二目标区域中确定测试图案对应的灰度值；可以根据灰度值，计算光学性能参数。其中，可以从图像掩膜中获得测试图案的轮廓信息，可以根据所述轮廓信息，在第二灰度图中确定测试图案所在的第二目标区域。所述轮廓信息可以包括像素点的位置信息。值得说明的是，所述图像数据中包含一个或多个测试图案，因而在第二灰度图中可以确定得到一个或多个第二目标区域。可以根据第二目标区域中像素点的灰度值，确定测试图案对应的灰度值。
所述测试图案可以包括第一子图案和第二子图案。可以在第二目标区域中确定第一子图案所在的第一子区域和第二子图案所在的第二子区域；可以在第一子区域中确定第一子图案对应的第一灰度值；可以在第二子区域中确定第二子图案对应的第二灰度值；可以根据第一灰度值和第二灰度值，计算所述成像系统的光学性能参数。
其中，对于不同类型的测试图案，第一子图案和第二子图案是不同的。例如，所述测试图案可以为图3a所示的分辨率图案。所述第一子图案可以为白线条。所述第二子图案可以为黑线条。
其中，可以确定第二阈值；可以利用第二阈值，在第二目标区域中确定第一子区域和第二子区域。所述第二阈值可以与所述第一阈值相同。或者，所述第二阈值还可以与所述第一阈值不同。所述第二阈值的确定过程与所述第一阈值的确定过程类似，二者可以对照解释。
其中，可以在第一子区域中任意选择一个像素点，可以将该像素点的灰度值作为第一灰度值。或者，也可以计算第一子区域中各像素点灰度值的平均值，作为第一灰度值。或者，还可以计算第一子区域中各像素点灰度值的中位数，作为第一灰度值。确定第二灰度值的过程与确定第一灰度值的过程类似，二者可以对照解释。
其中，可以采用不同的计算方式计算不同类型的光学性能参数，例如，所述光学性能参数可以为调制传递函数值。所述测试图案可以为分辨率图案，所述分辨率图案包括黑白相间的平行线条。所述第一子图案可以为白线条，所述第一子区域可以为白线条区域。可以在白色线条区域中确定白线条对应的第一灰度值。所述第二子图案可以为黑线条，所述第二子区域可以为黑线条区域。可以在黑色线条区域中确定黑线条对应的第二灰度值。可以将第一灰度值和第二灰度值相减，得到调制传递函数值的第一分量；可以将第一灰度值和第二灰度值相加，得到调制传递函数值的第二分量；可以将第一分量和第二分量相除，得到调制传递函数值。具体的，例如，可以通过公式MTF＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)计算调制传递函数值。其中，MTF表示调制传递函数值，Imax表示第一灰度值，Imin表示第二灰度值，Imax-Imin表示第一分量，Imax+Imin表示第二分量。当然，本领域技术人员可以理解的是，此处调制传递函数值的计算公式仅为举例，在实际中所述公式还可以有其它的变形或者变化。
所述图像数据中可以包含一个测试图案。通过本实施方式可以获得一个光学性能参数。或者，所述图像数据中还可以包含多个测试图案。通过本实施方式可以获得一个或多个光学性能参数。具体的，所述测试图案可以包括第一子图案和第二子图案。在图像数据中包含多个测试图案的情况下，可以在第二灰度图中确定多个第二目标区域。针对每个第二目标区域，可以在该第二目标区域中确定第一子图案所在的第一子区域和第二子图案所在的第二子区域；可以在第一子区域中确定第一子图案对应的第一灰度值；可以在第二子区域中确定第二子图案对应的第二灰度值。从而得到与多个第二目标区域相对应的多个第一灰度值和多个第二灰度值。在一些实施方式中，可以根据所述多个第一灰度值确定第一代表值；可以根据所述多个第二灰度值确定第二代表值；可以根据第一代表值和第二代表值，计算光学性能参数。这样便可以获得一个光学性能参数。其中，可以从多个第一灰度值中任意选择一个第一灰度值作为第一代表值。或者，也可以计算多个第一灰度值的平均值作为第一代表值。或者，还可以计算多个第一灰度值的中位数作为第一代表值。确定第二代表值的过程与确定第一代表值的过程类似，二者可以对照解释。根据第一代表值和第二代表值计算光学性能参数的过程与根据第一灰度值和第二灰度值计算光学性能参数的过程类似，二者可以对照解释。在另一些实施方式中，可以根据各第二目标区域所对应的第一灰度值和第二灰度值，分别计算光学性能参数。这样便可以获得多个光学性能参数。
在本实施例的另一些实施方式中，所述对图像数据的处理还可以包括以下步骤：根据所述图像数据生成一个灰度图；在所述灰度图中确定测试图案所在的目标区域；在所述目标区域中确定测试图案对应的灰度值；根据灰度值，计算光学性能参数。其中，在灰度图中确定测试图案所在的目标区域的过程，与图7所对应实施方式中在第一灰度图中确定测试图案所在的第一目标区域的过程类似，二者可以对照解释。在目标区域中确定测试图案对应的灰度值的过程，与图7所对应实施方式中在第二目标区域中确定测试图案对应的灰度值的过程相类似，二者可以对照解释。
在一些实施例中，还可以向显示设备发送光学性能参数。所述显示设备可以接收所述光学性能参数，可以显示所述光学性能参数。
在一些实施例中，可以获得一个图像数据，所述图像数据可以对应成像系统中镜头的一个检测点。这样针对所述图像数据，通过本实施例可以获得一个光学性能参数。所述光学性能参数与该图像数据所对应的检测点相对应，用于表征成像系统在该检测点的光学性能。
在一些实施例中，可以获得至少一个图像数据集。每个图像数据集可以对应成像系统中镜头的一个检测点，并且包括至少一个图像数据。每个图像数据中可以包含测试板上的一组测试图案，该组测试图案可以包括一个或多个测试图案。这样针对每个图像数据，通过本实施例可以获得一个光学性能参数。可以将根据每个图像数据集中的图像数据所获得的光学性能参数，计入与该图像数据集相对应的光学性能参数集。所述光学性能参数集包括至少一个光学性能参数，用于表征成像系统在该图像数据集所对应检测点的光学性能。
进一步地，可以根据每个光学性能参数集生成光学性能图形。所述光学性能图形可以更加形象地表征所述成像系统在检测点的光学性能。例如，所述光学性能参数集中的光学性能参数可以包括调制传递函数值。这样可以根据每个光学性能参数集，生成调制传递函数曲线。在实际中，例如，可以采用曲线拟合的方式生成调制传递函数曲线。进一步地，还可以向显示设备发送光学性能图形(例如调制传递函数曲线)。所述显示设备可以接收所述光学性能图形，可以显示所述光学性能图形。
本说明书实施例的成像系统光学性能检测方法，可以根据成像系统的成像形成的图像数据，获得用于表征成像系统光学性能的光学性能参数，从而实现对成像系统光学性能的检测。
本说明书实施例还提供一种成像系统光学性能检测装置。
请参阅图10，所述成像系统光学性能检测装置可以包括以下单元。
获取单元1001，用于获得成像系统的成像形成的图像数据，所述图像数据中包含测试图案；
处理单元1003，用于对所述图像数据进行处理，得到所述成像系统的光学性能参数。
请参阅图11。本说明书实施例还提供一种电子设备。
所述电子设备可以包括存储器和处理器。
在本实施例中，所述存储器包括但不限于动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)和静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)等。所述存储器可以用于存储计算机指令。
在本实施例中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。所述处理器可以用于执行所述计算机指令以实现图6所对应的实施例。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似部分相互参照即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例不同之处。另外，以上所述仅为本发明的几个实施例，虽然本发明所揭露的实施例如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施例，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施例的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (28)
1.一种用于检测成像系统光学性能的装置，包括：
测试板，所述测试板上设置有至少一组测试图案；
移动部件，用于使所述测试板相对成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐；
图像采集设备，用于采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。
2.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述测试板包括分辨率板，所述分辨率板上设置有多组分辨率图案；
每组分辨率图案包括至少一个分辨率图案。
3.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述检测点的数量为多个；
所述移动部件用于使所述测试板相对所述成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的多个检测点逐个对齐。
4.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述图像采集设备还用于控制所述移动部件，以使所述测试板在竖直方向上移动和/或在水平方向上移动；所述水平方向和所述竖直方向与所述成像系统的成像光轴垂直。
5.如权利要求4所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述移动部件包括水平导轨和竖直导轨；所述竖直导轨设置在所述水平导轨上，所述竖直导轨能沿着所述水平导轨在水平方向上移动；所述测试板设置在所述竖直导轨上，所述测试板能沿着所述竖直导轨在竖直方向上移动。
6.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述图像采集设备还用于对所述图像数据进行处理，以获得所述成像系统的光学性能检测结果。
7.如权利要求6所述的用于检测成像系统光学性能的装置，所述光学性能检测结果包括光学性能参数和/或光学性能曲线，所述光学性能参数包括以下至少一种：调制传递函数值、畸变率、亮度均匀度，所述光学性能曲线包括调制传递函数曲线。
8.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，还包括：
光源，用于提供平行光，以对所述测试板进行照明。
9.如权利要求8所述的用于检测成像系统光学性能的装置，
所述测试板包括透射型测试板；
检测时，所述透射型测试板位于所述光源和所述成像系统之间。
10.如权利要求8所述的用于检测成像系统光学性能的装置，还包括：
支撑部件，用于支撑所述成像系统，以使所述成像系统的成像光轴与所述平行光的光束方向一致。
11.如权利要求10所述的用于检测成像系统光学性能的装置，
所述支撑部件能支撑多种不同视向角的成像系统。
12.如权利要求1所述的用于检测成像系统光学性能的装置，还包括：
显示设备，用于显示所述成像系统的成像和/或所述成像系统的光学性能检测结果。
13.一种用于检测成像系统光学性能的方法，包括：
提供测试板，所述测试板上设置有至少一组测试图案；
使所述测试板相对成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐；
用于采集所述成像系统针对所述测试图案在对齐后的成像所形成的图像数据，所述图像数据用于检测所述成像系统的光学性能。
14.如权利要求13所述的用于检测成像系统光学性能的方法，
所述测试图案包括分辨率图案。
15.如权利要求13所述的用于检测成像系统光学性能的方法，还包括：
对所述图像数据进行处理，以获得所述成像系统的光学性能检测结果。
16.如权利要求13所述的用于检测成像系统光学性能的方法，所述检测点的数量为多个；所述使所述测试板相对成像系统移动，包括：
使所述测试板相对所述成像系统移动，以使所述测试板上的每组测试图案与所述成像系统中镜头的多个检测点逐个对齐。
17.如权利要求13所述的用于检测成像系统光学性能的方法，所述使所述测试板相对成像系统移动，包括：
控制移动部件，以使所述测试板在竖直方向上移动和/或在水平方向上移动；所述水平方向和所述竖直方向与所述成像系统的成像光轴垂直。
18.一种成像系统光学性能检测方法，包括：
获得成像系统的成像形成的图像数据，所述图像数据中包含测试图案；
对所述图像数据进行处理，得到所述成像系统的光学性能参数。
19.如权利要求18所述的成像系统光学性能检测方法，
所述图像数据是在所述测试图案与所述成像系统中镜头的检测点对齐以后，由所述成像系统针对所述测试图案的成像形成的。
20.如权利要求18所述的成像系统光学性能检测方法，
所述对所述图像数据进行处理，包括：
根据所述图像数据生成灰度图；
在所述灰度图中确定所述测试图案对应的灰度值；
根据所述灰度值，计算所述成像系统的光学性能参数。
21.如权利要求20所述的成像系统光学性能检测方法，
所述根据所述图像数据生成灰度图，包括：
根据所述图像数据生成第一灰度图和第二灰度图，所述第一灰度图和所述第二灰度图相同；
所述在所述灰度图中确定所述测试图案对应的灰度值，包括：
在所述第一灰度图中确定所述测试图案所在的第一目标区域；
对所述第一目标区域进行形态学处理；
根据处理后的第一目标区域，生成图像掩膜；
利用所述图像掩膜，在所述第二灰度图中确定所述测试图案对应的灰度值。
22.如权利要求21所述的成像系统光学性能检测方法，所述测试图案包括第一子图案和第二子图案；所述在所述第二灰度图中确定所述测试图案对应的灰度值，包括：
利用所述图像掩膜，在所述第二灰度图中确定所述测试图案所在的第二目标区域；
在所述第二目标区域中确定所述第一子图案所在的第一子区域和所述第二子图案所在的第二子区域；
在所述第一子区域中确定所述第一子图案对应的第一灰度值；
在所述第二子区域中确定所述第二子图案对应的第二灰度值；
所述计算所述成像系统的光学性能参数，包括：
根据所述第一灰度值和所述第二灰度值，计算所述成像系统的光学性能参数。
23.如权利要求22所述的成像系统光学性能检测方法，所述测试图案包括分辨率图案，所述光学性能参数包括调制传递函数值；所述计算所述成像系统的光学性能参数，包括：
将所述第一灰度值和所述第二灰度值相减，得到调制传递函数值的第一分量；
将所述第一灰度值和所述第二灰度值相加，得到调制传递函数值的第二分量；
将所述第一分量和所述第二分量相除，得到调制传递函数值。
24.如权利要求18所述的成像系统光学性能检测方法，还包括：
向显示设备发送所述光学性能参数，以便所述显示设备显示所述光学性能参数。
25.如权利要求18所述的成像系统光学性能检测方法，所述获得成像系统的成像形成的图像数据，包括：
获得成像系统的成像形成的至少一个图像数据集，每个图像数据集对应所述成像系统中镜头的一个检测点；
所述成像系统光学性能检测方法还包括：
针对每个图像数据集，将根据该图像数据集中的图像数据所获得的光学性能参数，计入与该图像数据集相对应的光学性能参数集，所述光学性能参数集包括至少一个光学性能参数，用于表征所述成像系统在该图像数据集所对应检测点的光学性能。
26.如权利要求25所述的成像系统光学性能检测方法，所述光学性能参数集包括多个调制传递函数值，所述成像系统光学性能检测方法还包括：
根据所述光学性能参数集，生成调制传递函数曲线。
27.如权利要求26所述的成像系统光学性能检测方法，还包括：
向显示设备发送所述调制传递函数曲线，以便显示设备显示所述调制传递函数曲线。
28.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；
存储有程序指令的存储器，其中，所述程序指令被配置为适于由所述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如权利要求18-27中任一项所述方法的指令。
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