基于CCD的全自动焦度计光学图

基于CCD的透镜焦距测量实验系统的设计郭振宇;谢娜;何鹏举;王西玲;谌静;徐荣青【摘要】The CCD-based experiment system is based on the traditional magnification method to measure the focal length and it uses CCD instead of the human eyes to achieve digital measurement.Meanwhile,the motor control console is used for stepper precision which significantly improves the accuracy and automation.The key to focal length measuring system is whether it can meet the real-time and focus accuracy in image clarity evaluation function.An improved definition evaluation algorithm called improved gray-difference evaluation has been proposed to improve the speed and accuracy of evaluation algorithm.And the quality of system has also been improved.Optical imaging system has been built in experiment and Matlab is used as a software development platform.It is convenient to set up the experiment system with high degree of automation and easy operation.Experimental results show that the system is accurate to measure the focal length of positive lens and the requirements of experiments have been met which the focus time of improved evaluation function is 3 times faster than traditional definition evaluation and that repeatability of measurement accuracy is better than 1%.%针对传统测量焦距读数所引起误差较大的问题,实验系统在传统放大率法测焦距的基础上用CCD代替人眼实现数字化测量,并用电控平移台控制步进精度,显著提高了其测量精度和自动化程度.图像清晰度评价是焦距测量的一个关键步骤,在对CCD工业相机获取的图片的清晰度评价中,提出了一种改进的灰度差分评价函数,提高了图片清晰度评价精度和速度,从而提高了系统的测量速度.实验进行了光学成像系统的搭建,以Matlab为开发平台进行软件开发,实验系统搭建方便,操作简单,测量精度和自动化程度高.实验结果表明,该系统能够对透镜焦距(以正透镜为例)进行准确测量,改进的清晰度评价函数聚焦速度比传统的清晰度评价函数快3倍,测量焦距重复精度高于1%.【期刊名称】《计算机技术与发展》【年(卷),期】2017(027)005【总页数】5页(P174-178)【关键词】CCD;清晰度评价;焦距;实验系统【作者】郭振宇;谢娜;何鹏举;王西玲;谌静;徐荣青【作者单位】南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003;南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京 210003【正文语种】中文【中图分类】TN06机器视觉作为人工智能发展的一个分支，应用广泛，用机器代替人眼来做测量无疑是一项提高精度的好方法。

一种图像处理的全自动焦度计赵俊奇;郭智勇;闫洁【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2012(39)3【摘要】为了提高全自动焦度计的测量精度和适应性,提出了一种测量图形和计算方法.该研究方法是首先利用脉冲恒流驱动的红外光将16点图像经光学系统投射到面阵CCD上,然后经高速CPU系统采集处理,变成二值化图像,最后用最小二乘法计算出镜片的屈光参数.实验用标准镜片、划伤镜片和镜片落灰尘进行了测试,同四点测量图像进行了比较,实验结果表明标准镜片误差小于国家计量规定屈光度检查最小误差±0.06 D,且都符合国家计量标准,划伤镜片和镜片落灰尘时测量精度明显提高,环境适应性也大大提高.%A new image measurement and calculating method was proposed to improve the measurement accuracy and adaptability of auto lensmeter. Firstly, 16 dots infrared image driven by constant pulse current was received with CCD. Secondly, image was processed by high speed CPU system, and binary image was divided up by CPU system. Finally, we can acquire the diopter parameter of glass by least square method. The experiment was carried out using the standard glass and the glass with nick and dirt. Compared with 4 dots method, results show that the measurement errors are less than ±0.06 D which was minimum error of diopter prescribed by National Metrology Bureau. In addition, the accuracy of the glass with nick and dirt was improved obviously, and adaptability of environment was also enhanced.【总页数】6页(P34-39)【作者】赵俊奇;郭智勇;闫洁【作者单位】中北大学光电厂,太原030051;中北大学光电厂,太原030051;中北大学光电厂,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TB96【相关文献】1.全自动焦度计的使用分析 [J], 马玉莹2.全自动顶焦度计在棱镜眼镜加工中的应用 [J], 王玲;王淮庆3.一种基于图像处理的人眼全自动角膜曲率计研究 [J], 赵俊奇;郭智勇;陈安世;刘海峰4.基于CCD16点数学模型的全自动焦度计光学图像系统的设计 [J], 崔亮飞5.自动焦度计图像及图像处理系统研究 [J], 李景泓因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于面阵CCD测量镜头焦距的一种方法危立娜;宫爱玲;杨永【摘要】提出一种实时测量镜头焦距的方法,用彩色面阵CCD实时采集光谱图像,然后利用MAT-LAB软件环境计算出镜头焦距值,并对结果进行误差分析.【期刊名称】《云南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(021)002【总页数】3页(P154-156)【关键词】平面透射光栅;彩色面阵CCD;镜头焦距;彩色图像处理【作者】危立娜;宫爱玲;杨永【作者单位】枣庄职业学院理学院,山东枣庄277800;昆明理工大学理学院,云南昆明650051;枣庄职业学院理学院,山东枣庄277800【正文语种】中文【中图分类】O433随着光电检测技术与图像处理技术的快速发展，CCD在测量中的应用日趋广泛．采用CCD作为探测元件应用于光谱分析中，可以克服光谱分析仪的诸多缺点［1］．对图像或物体的测量精度不仅与CCD的分辨率有关，还与所用CCD相机镜头的焦距值有关，镜头焦距测量值的准确度将直接影响到实时测量值的精度．传统的测量凸透镜焦距的方法有平行光聚焦法［2］、自准直法［3］、显微镜读数法［4］，分光计测量［5］、二次成像法和平面镜辅助法［6－8］、线阵 CCD测量法［4、9］．但是这些方法存在有以下缺点：不能实现对凸透镜焦距的精确测量;不能实现快速计算透镜的焦距值．本文给出了一种基于面阵CCD实时测量镜头焦距的方法．该方法由面阵CCD采集汞灯光谱，然后用MATLAB软件对所采集的光谱进行分析，测量出谱线间的距离．根据光栅方程和凸透镜成像原理，在MATLAB软件环境下计算出镜头焦距．该方法可以克服传统测量方法的缺点，能够实现快速、准确计算出CCD的镜头焦距，并且实验设备简单．1 测量原理1.1 实验原理面阵CCD测量镜头焦距的实验装置［10］如图1所示．实验装置包括低压汞灯、分光计、平面透射光栅、待测镜头，彩色面阵CCD、彩色图像采集卡和计算机．为了保证实验的稳定性，实验装置安装在光学防震平台上．低压汞灯发出光束经过分光计上的平行光管后变为一束平行光，平行光垂直入射到透射平面光栅上，经光栅发生衍射;衍射光经过成像透镜会聚在面阵CCD的感光面上．由于波长不同的光所对应的衍射角不同，因而各种波长的光经过光栅衍射后，按照不同的方向彼此分开，在CCD的感光面上形成光谱图像．面阵CCD将接受到的光信号转化成电信号经彩色图像采集卡传输到计算机上，在计算机屏幕上实时显示出衍射光谱图像．实验中保持采集图像的镜头焦距不变．计算机输出的±1级谱线和0级谱线的图像如图2所示．1.2 镜头焦距实时测量原理当平行光正入射时，根据多缝光栅的衍射原理，设光栅的总缝数为N，衍射角为θ，缝宽为a，缝间不透光部分为b，则缝距为d=a+b，称为光栅常数．实验装置如图3所示．由图3可得，根据多缝衍射在P点光强的复振幅［11］：由光强公式可以看出，衍射图样的强度分布是周期性排列的．由于光振动的加强产生的一个明条纹，与多光束干涉因子和单缝衍射因子有关，要满足光程差等于波长的整数倍，因此，衍射光栅产生的衍射光谱的各级主极大的位置可以由相位差决定：2 焦距测量程序设计实验中光栅常数d=1/300 mm，光谱波长分别为：黄光λ =5.770 ×10－7m，绿光λ =5.461 ×10－7 m，紫光λ=4.047 ×10－7m，光谱级数k= ±1．利用Matlab软件程序对图2中的光谱图像进行处理．处理步骤如下：1)先将图像变成灰度图像;2)取图像中的其中一行，将其二值化;3)利用Matlab程序进行谱线定位，将图像中0级谱线的横坐标标定，然后，依次计算出黄、绿、紫3条谱线的距离0级谱线的像素个数;4)根据彩色面阵CCD放大率及每个像素单元的大小，将像素个数转换成横坐标对应的坐标值;5)最后计算出图2中 +1、－1级的黄、绿、紫3条谱线到0级谱线的距离;6)将(1)～(6)式的计算公式赋予给计算机完成运算，计算出焦距的真实值．7)将计算的结果以界面的形式实时出来如图4、图5所示．3 测量结果及分析计算出图2中±1级黄、绿、紫3条谱线到0级谱线的距离L，计算结果如表1所示．表1 ±1级衍射谱线和0级谱线的距离L mm距离L 黄光谱线绿光谱线紫光谱线+1级到0级的距离L 3.6050 3.3985 2.7055－1级到0级的距离L 3.61903.4125 2.7195计算出镜头焦距值如表2、表3所示．表2 当k=+1时，各谱线对应的焦距测量结果 mm22.536 1 22.511 4 22.550 2平均值¯f 22.533 6绝对误差Δf 0.002 5 0.022 2 0.016 6焦距值焦距黄光谱线绿光谱线紫光谱线测量值f 22.533 6±0.013 8表3 当k=－1时，各谱线对应的焦距测量结果 mm22.595 1 22.531 0 22.513 2平均值¯f 22.546 4绝对误差Δf 0.048 7 0.015 4 0.033 2焦距值焦距黄光谱线绿光谱线紫光谱线测量值f 22.546 4±0.032 4光栅法线与平行光的重合程度以及面阵CCD自身的噪声，使表1中L值的测量存在了一定的误差，从而表2表3焦距的测量引入了误差．根据表2可以计算出透镜焦距测量值的相对误差为0.061 2%，根据表3可以计算出焦距测量值的相对误差为0.143 7%．传统的测量比如分光计测量误差是0.8%［5］，显微镜读数法误差为 0.24%［4］，线阵CCD误差大于0.1%［4］．可见本方法可以实现焦距的精确测量．本文程序运算可以实现多次测量取平均值，进一步快速地降低误差．由此可见，该方法在焦距的实时精确测量中是一种切实可行的方法．4 结语本文提出了一种快速，准确，测量镜头焦距的方法．用面阵CCD采集已知特征谱线的汞灯衍射光谱线，由Matlab软件程序对彩色图像进行处理，并实时计算出镜头的焦距．实际工作中，可用此方法来测量照相机及CCD镜头的焦距．参考文献：［1］田承雷．CCD光谱测量系统研究［J］．矿业科学技术，2004，32(2)：45 －48．［2］唐晓华，文国江．测凸透镜焦距的三种方法［J］．物理教学探讨，2006(14)：33．［3］李冬萍，魏建宇．自准直法测薄凸透镜焦距的光学系统成像分析［J］．实验室研究与探索，2006(4)：447 －449．［4］赵育良，李开端．利用线阵CCD自动测量航空相机镜头的焦距［J］．光学技术，2002(2)：67－68．［5］张宇，吕晓旭．CCD辅助测量凸透镜焦距的一种新方法［J］．大学物理实验，2006(2)：1－3．［6］唐明杰，刘鹏．利用分光计测凸透镜焦距［J］．教学仪器与实验，2005(6)：25．［7］左安友，李兴鳌．提高凹透镜焦距测量精度的实验研究［J］．武汉科技学院学报，2005(10)：11 －14．［8］张慧云，马兴坤．线阵CCD的光谱测量［J］．物理实验，2005(10)：11－14．［9］程鹏，宫爱玲，危立娜．面阵CCD对汞灯衍射光谱的采集与实时测量［J］．云南民族大学学报：自然科学版，2008，17(2)：170 －171．［10］姚启钧．光学教程［M］．北京：高等教育出版社，1989．。

第35卷，增刊红外与激光工程2006年l o月Inf蕊d锄d k盱Engi ne甜ng0瓯2006 V01．35Suppl啪ent基于C C D的光学系统焦距自动测量技术王建伟，安志勇，段杰，王欣(长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022)摘要：传统的测量方法测量焦距需要拆卸光学系统，然后由测量人员在光具座上逐项进行现测：记录、数据分析和计算结果等一系列工作，存在着效率低、精度不稳定、对测量人员要求高等缺点．。

高灵敏度低噪声ccD器件的应用和数字图像处理技术的发展，使光学系统焦距数字化测量成为可能。

提出了一种基于ccD 光电法和数字图像处理方法自动测量光学系统焦距的新方法．该方法可实现客观数字化测量．因此可以消除传统的光学系统光学参数测量方法的效率低、精度不稳定、对测量人员要求高等缺点。

使得测量准确度高、自动化程度高。

关键词：光学系统；焦距；ccD；数字化中图分类号：T G84文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增A．0255．06A ut O m at i c m eas ur i ng t ec hnol ogy of opt i c al syst e mf ocal di s t ance bas ed on C C D10C a I nl St a nC e D aSed O n U L：l JW A N G Ji锄-w ei，A N Z hi-yong，D U A N Ji e，W A N G X i n(co l l o gc of opt o-El∞仃oni c，Ch孤gch姗uni vc巧竹ofSci cncc卸d融Il ll oIogy，ch如gchun130022，C hi na)A bst m c t：’111e仃adi t l ona l m e t hod of m ea sur m g f oca l di St锄ce needs t O di s勰s em bl e t he opt i ca l s yst em，and t hen a ser i es of w or k w i l l be ca rr i e d out on t he opt i ca l t r est l e by t he s ur V eyor’i ncl udi ng obs er V a t i on，re cord，da t a all al y s i s，r es ul t c om put a t i on，锄d s o on．Thi s m e t hod exi st S se V e ra l s hor t com i I l gs，s uch as l ow ef fi ci ency，uns t a bl e pr eci s i on，a11d hi曲er re que st s f or s ur veyor．7r he a ppl i ca t i on of hi g h sensi t i V时and l ow noi se C C D com ponent and t he deV el o pm ent of di gi t al i I l l age pr ocess i ng t echn ol ogy m a ke t he opt i ca l s ys t em f oca l di s t anc e di gi t i za t i on becom e仃ue．A ki I l d of new w ay t o m eas ur e opt i ca l s ys t em f oca l di st a nce a ut om a t i ca l l y is pr opos ed，w hi ch i s b觞ed on C C Dm et hod柚d di gi t al i m a ge pr o ces s i ng m e m od．Thi s m e t hod can achi eve obj ect i ve di gi t i ze d s ur vey．n op t i ca l-e l ect r i ca lc卸el i l Il i nat e t he l a c k of l ow e伍ci ency，unst able pr eci s i on锄d hi gl l e r r eques t s f or s ur v eyor of opt i c s p跏et er m eas uri l l g t echni q ue i I l仃ad i t i on al opt i ca l syst咖，so“i m pr oves t he sun，e y acc I啪掣a nd aut l m at i on pr oce ss．K ey w ords：O pt i cal sys t em；Focal di St an ce；C C D；D i gi t i za t i onO引言在目前广泛应用的光机电一体化仪器设备中，光学系统的性能参数优劣直接影响到整体性能的好坏，为收稿日期：200607．28作者筒介：王建伟(1972．)，男。

基于面阵CCD的相机自动调焦技术
李开端;赵育良;李英杰;张青臣
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2002(021)006
【摘要】为满足摄影分辨力的要求,在航空相机拍摄过程中,镜头位置要随着摄影距离的改变相应调整.线阵CCD交汇测量能准确测定点目标的距离,但对于面目标测量难度较大,若用面阵CCD替代线阵CCD,并利用小波变换获取的图像边缘特征,自动识别相同点目标在不同CCD面上的成像位置,可实现面目标距离精确测量和相机焦距的自动调整.
【总页数】4页(P46-49)
【作者】李开端;赵育良;李英杰;张青臣
【作者单位】海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041;海军航空工程学院青岛分院,青岛,266041
【正文语种】中文
【中图分类】TP391;TM930.12
【相关文献】
1.基于CCD拼接的航空相机小波自动调焦方法研究 [J], 李珊珊;徐丰;刘杨;邢变丽
2.基于光学自准直的航空相机自动调焦系统 [J], 许兆林;赵育良;张玉叶
3.基于航空相机的自动调焦系统 [J], 刘志明;戴明;张雪菲
4.基于TMS320F2812的航空相机自动调焦系统 [J], 李保霖;方新;陈志超
5.基于TMS320F2812的航空相机自动调焦系统 [J], 李保霖[1];方新[2];陈志超[3]因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于CCD图像处理方法自动定焦仪的研究
许荣杰;徐聪;雷韬;王强
【期刊名称】《实验室科学》
【年(卷),期】2010(13)1
【摘要】实验室测透镜焦距的传统方法是由测量人员在光具座上观测、记录、数据分析和计算结果,而用肉眼观察和判别往往容易产生差错.该文提出了一种基于CCD的数字图像处理方法自动测量透镜焦距的新设计--自动定焦仪,自动聚焦系统利用图像清晰度评价函数,由单片机控制马达转动镜头至对焦清楚的位置,实现数字化测量.
【总页数】3页(P150-152)
【作者】许荣杰;徐聪;雷韬;王强
【作者单位】天津大学精仪学院,天津,300072;天津大学精仪学院,天津,300072;天津大学精仪学院,天津,300072;天津大学精仪学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TP753
【相关文献】
1.自动单色仪数据处理方法研究 [J], 乔道鄂;谷玉海;徐小力;孙志永
2.电导法硫自动分析仪测定焦炭中的硫含量 [J], 罗恩斯;张婷婷
3.基于程控多齿分度台和CCD图像处理的经纬仪自动检定 [J], 刘学明;陈建端
4.基于Vega Prime的光电经纬仪CCD图像仿真系统 [J], 杨帅
5.U形渠道自动测流仪数据处理方法研究 [J], 崔岩;郝红科;张志昌;肖宏武
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