一种通用的图像投射设备成像清晰度检测方法技术

本发明专利技术解决了图像投射设备的自动测试需求，采用机器视觉技术进行检测，避免了目前人工测试结果不准确的问题，测试结果客观可靠，能够反映图像投射设备成像清晰度指标，通过初步定位和精确定位的结合，解决了实测图像出现的不利因素的影响，提高了目标区域的定位精度。首先通过初步定位确定模板区域的大概位置，并计算出缩放比例和旋转角度，对实测图像进行初步修正；再将初步定位结果传递至目标区域附近，通过对加强定位模板图案精确定位，确定目标区域缩放比例和旋转角度，再次对图像进行修正，确定最终目标区域的精确位置；具有通用性，可应用于投影仪、AR眼镜、头盔显示器和夜视镜等直接或间接成像供人眼观察的光学设备的成像清晰度测试。的成像清晰度测试。的成像清晰度测试。

【技术实现步骤摘要】
一种通用的图像投射设备成像清晰度检测方法


[0001]本专利技术主要涉及图像投射设备的
，具体为一种通用的图 像投射设备成像清晰度检测方法。

技术介绍

[0002]投影仪是日常生活和办公中经常使用的一种光学设备，它可以将 图像通过光学器件投射到幕布上，人眼观察幕布即可观看到放大的投 射图像。AR眼镜也是一种类似投影仪的设备，可以理解为一种缩小 版的头戴式投影仪，通过光学器件将像源图案传递放大，直接成像在 人眼的入瞳位置。头盔显示器是一种类似AR眼镜的光学设备，通过 将光学器件和头盔的盔体结构有机结合起来，把二维像源图案经过光 学器件传递放大，成像在人眼的入瞳位置。夜视镜，是一种基于夜视 技术和光电成像技术的辅助观察设备，通过光学器件将微弱的暗光目 标或者红外目标成像在人眼入瞳位置，辅助观察微弱目标或者肉眼不 可见的红外目标。这几种光学设备，不考虑具体成像方式，具有一个 共同点，其最终目标都是将其他目标图像经过光学器件或其他器件的 投射，直接或者间接地成像，最终供人眼进行观察。在本专利技术中，将 这些光学设备统一称为图像投射设备；
[0003]因为要供人眼观察，图像投射设备最终成像的清晰度是设备成像 性能指标中一个重要的指标，表征图像投射设备将目标图像成像后是 否清晰以及清晰的程度。由于制造装配误差造成的光学系统畸变以及 使用损耗，图像投射设备投射出的图像质量可能会较差，出现诸如图 像异常放大或缩小、旋转或拖影等不利影响，成像清晰度可能会低于 设计效果，甚至完全模糊，丧失使用功能。因此，对图像投射设备的 成像清晰度进行检测是非常必要的；
[0004]专利技术人认为，目前，测试图像投射设备成像清晰度时，大多通过 测试人员直接观察所投射的图像是否清晰，给出判定结果。由于每个 测试人员的视力不同，会影响测试结果，因此人工测试只能给出定性 的测试结果，且测试结果随测试人员的个体性差异而变化，准确性不 足，测试效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种通用的图像投射设备成像清晰度检 测方法和相应的测试源图案形式，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0007]一种通用的图像投射设备成像清晰度检测方法，该清晰度检测方 法的步骤为：
[0008]步骤1：控制图像投射设备投射清晰度测试源图案；
[0009]步骤2：用经过标定的相机采集AR眼镜投射的清晰度测试源图 案得到实测图像；
[0010]步骤3：对采集的实测图像，采用图像处理中的模板匹配方法， 以模板图案1为模板进行模板匹配，得到模板图案1在整幅实测图像 中的位置；
[0011]步骤4：在实测图像中选取模板图案11和模板图案12的感兴趣 区域，对两个模板
图案十字中心精确定位，中心坐标分别为Cor11(u11，v11)和Cor12(u12,v12)；
[0012]步骤5：计算实测图像中模板图案1的两个十字之间的距离为L1， 清晰度测试源图案设计时，已确定模板图案1两个十字之间的距离平 均值为L0，计算从源图案到测试图像的整体缩放比例K1,K1＝L1/L0；
[0013]根据实测图像中两个十字精确位置，计算图像的滚转角度A1；
[0014]A1＝atan2(|v11
‑
v12),|u11
‑
u12|)；
[0015]步骤6：以滚转角度A1为旋转角度，以实测图像中心为旋转中 心对图像进行旋转，得到旋转后实测图像；
[0016]步骤7：根据步骤S4的精确定位结果和源图案的几何信息，再 加上整体缩放比例K1的修正，在旋转后实测图像中选取第一等级分 划图案区域最靠近模板图案1的模板图案22的感兴趣区域，对模板 图案22中心精确定位，得到模板图案22中心在旋转后实测图像中的 位置；
[0017]步骤8：根据模板图案22中心位置和源图案的几何信息，再加 上整体放大率K1的修正，在旋转后实测图像选取模板图案21、模板 图案23和模板图案24的感兴趣区域，对三个模板图案中心精确定位， 得到三个模板图案中心在整幅旋转后实测图像中的位置，记模板图案 2中四个模板图案中心位置为Cor21(u21,v21)、Cor22(u22,v22)、 Cor23(u23、v23)和Cor24(u24,v24)；
[0018]步骤9：根据模板图案2中四个模板图案中心的精确位置，计算 实测图像中模板图案21和模板图案22中心距离为L2、模板图案23 和模板图案24距离为L3，根据源图案设计已确定的模板图案23和 模板图案24中心距离L20、模板图案21和模板图案22中心距离L30， 计算第一等级分划区域竖直放大系数K2和水平放大系数K3，计算公 式：K2＝L2/L20，K3＝L3/L30；
[0019]计算第一等级分划区域滚转角度A2：
[0020]A2＝(atan2(|u22
‑
u21),|v22
‑
v21|)+atan2(|v24
‑
v23),|u24
‑
u23 |))/2，A2的正负根据具体情况进行判定；
[0021]步骤10：根据源图案几何信息，加上模板图案2中四个模板图 案中心位置、竖直放大系数K2和水平放大系数K3，在旋转后实测图 像中选取第一等级分划图案感兴趣区域，以A2为旋转角度，以感兴 趣区域中心为旋转中心对第一等级分划图案区域进行旋转，得到旋转 后第一等级分划图案；在旋转后第一等级分划图案中依次取条纹1和 2、2和3、3和4、4和5组成4个明暗区域，再依次取条纹6和7、 7和8、8和9、9和10组成4个明暗区域，分别计算对比度；取8 个对比度值的平均值作为清晰度判定条件；
[0022]步骤11：当步骤S10所计算的对比度值大于阈值时，则被测设 备成像清晰度满足该等级清晰度要求，换算得到清晰度值，完成清晰 度检测；若对比度值小于阈值，则被测设备成像清晰度不满足该清晰 度要求，继续选取下一等级分划图案，参照步骤S7至步骤S10计算 对比度值，直至计算到满足要求的等级，取该等级对应的清晰度值作 为测试结果，若所有等级均不满足要求，则说明图像投射设备成像清 晰度不满足最低要求。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]1、本专利技术，解决了图像投射设备的自动测试需求，采用机器视 觉技术进行检测，避免了目前人工测试结果不准确的问题，测试结果 客观可靠，能够定量的反映图像投射设
备成像清晰度指标，提高了测 试效率；
[0025]2、本专利技术，通过初步定位和精确定位的结合，有效解决了实测 图像出现的不利因素的影响，提高了目标区域的定位精度。首先通过 初步定位确定模板区域的大概位置，并计算出缩放比例和旋转角度， 对实测图像进行初步修正；再将初步定位结果传递至目标区域附近， 通过对加强定位模板图案精确定位，确定目标区域缩放比例和旋转角 度，再次对图像进行修正，确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用的图像投射设备成像清晰度检测方法，其特征在于，该清晰度检测方法的步骤为：步骤1：控制图像投射设备投射清晰度测试源图案；步骤2：用经过标定的相机采集AR眼镜投射的清晰度测试源图案得到实测图像；步骤3：对采集的实测图像，采用图像处理中的模板匹配方法，以模板图案1为模板进行模板匹配，得到模板图案1在整幅实测图像中的位置；步骤4：在实测图像中选取模板图案11和模板图案12的感兴趣区域，对两个模板图案十字中心精确定位，中心坐标分别为Cor11(u11，v11)和Cor12(u12,v12)；步骤5：计算实测图像中模板图案1的两个十字之间的距离为L1，清晰度测试源图案设计时，已确定模板图案1两个十字之间的距离平均值为L0，计算从源图案到测试图像的整体缩放比例K1,K1＝L1/L0；根据实测图像中两个十字精确位置，计算图像的滚转角度A1；A1＝atan2(|v11
‑
v12),|u11
‑
u12|)；步骤6：以滚转角度A1为旋转角度，以实测图像中心为旋转中心对图像进行旋转，得到旋转后实测图像；步骤7：根据步骤S4的精确定位结果和源图案的几何信息，再加上整体缩放比例K1的修正，在旋转后实测图像中选取第一等级分划图案区域最靠近模板图案1的模板图案22的感兴趣区域，对模板图案22中心精确定位，得到模板图案22中心在旋转后实测图像中的位置；步骤8：根据模板图案22中心位置和源图案的几何信息，再加上整体放大率K1的修正，在旋转后实测图像选取模板图案21、模板图案23和模板图案24的感兴趣区域，对三个模板图案中心精确定位，得到三个模板图案中心在整幅旋转后实测图像中的位置，记模板图案2中四个模板图案中心位置为Cor21(u21,v21)、Cor22(u22,v22)、Cor23(u23、v23)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小强，苏伟，龚科，毕丛林，唐洋，
申请(专利权)人：成都信和创业科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：