一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法技术

本发明专利技术公开了一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法

【技术实现步骤摘要】
一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及自动对焦
，特别涉及一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法
、
系统及存储介质
。

技术介绍

[0002]自动对焦显微系统目前广泛应用于半导体晶圆检测，面板检测等具有高精度高速率检测要求的场合
。
现有的自动对焦系统大多通过电机驱动的方式来移动物镜或者相机（图像采集部件设备）来达到对焦目的，少数对精度要求更高的场景使用压电陶瓷位移装置来移动物镜来实现对焦
。
为了实现高运动速率下的实时对焦，自动对焦系统在设计上通常分为显微模块和对焦模块两个主体部分，其中显微模块负责对运动或大视场静止被拍摄物体扫描放大成像，而对焦模块负责对运动中被拍摄物体的实时对焦以达到被拍摄物体的清晰放大成像
。
物体放大倍率越高，景深越小，在物体表面存在较大高度差时极容易导致离焦进而导致成像模糊
。
[0003]为了解决高倍率下成像问题，一般需要更高响应度的电机驱动或者压电陶瓷模块，大大增加了成本和跟焦算法复杂度，即便如此，考虑到电机的弛豫时间以及压电陶瓷位移装置的迟滞性问题，也无法很好的解决高倍率高速率下的成像模糊问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出的一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法
、
系统及存储介质，可至少解决上述技术问题之一
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法，包括：获取半圆形激光光斑投射在待测物体上的激光图像；计算所述激光图像上激光光斑的实际质心；根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取离焦量，并进行对焦；其中：所述实际质心位置为
X
，所述激光光斑已知的理论质心位置为
Y
，则离焦量
z
为：
z=(X
‑
Y)/s
；其中
s
为根据实际工作场景而预设的归一化系数
。
[0006]进一步地，还包括：根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，根据所述模糊核矩阵对当前焦距下获取的待测物体图像进行解模糊操作，以获取清晰的待测物体图像
。
[0007]进一步地，所述根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，包括：提前根据所述实际质心和所述理论质心之间的关系，计算不同焦距下对应的模糊
矩阵，获取模糊矩阵集合；所述模糊矩阵集合中的模糊矩阵和所述离焦量一一对应，根据所述离焦量，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵
。
[0008]另一方面，本专利技术还公开了一种叠加动态像质补偿的自动对焦系统，包括：成像模块，包括成像传感器和镜头，所述成像传感器通过所述镜头获取待测物体图像；自动对焦模块，包括激光光源，用于投射半圆形激光光斑；还包括激光采集传感器，用于通过所述镜头获取半圆形激光光斑投射在待测物体上的激光图像；处理器，所述处理器用于执行以下操作：计算所述激光图像上激光光斑的实际质心；根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取离焦量，调节所述镜头的焦距，进行对焦；其中：所述实际质心位置为
X
，所述激光光斑已知的理论质心位置为
Y
，则离焦量
z
为：
z=(X
‑
Y)/s
；其中
s
为根据实际工作场景而预设的归一化系数
。
[0009]进一步地，还包括：根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，根据所述模糊核矩阵对当前焦距下所述成像传感器获取的待测物体图像进行解模糊操作，以获取清晰的待测物体图像
。
[0010]进一步地，所述根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，包括：提前根据所述实际质心和所述理论质心之间的关系，计算不同焦距下对应的模糊矩阵，获取模糊矩阵集合预存于所述处理器内，所述模糊矩阵集合中的模糊矩阵和所述离焦量一一对应；所述处理器根据所述离焦量，在预存的模糊核矩阵集合内进行寻址，读取对应地址处的模糊核矩阵
。
[0011]进一步地，所述处理器为
FPGA。
[0012]进一步地，所述成像模块还包括目镜和平行光管，以实现显微成像
。
[0013]进一步地，所述激光光源包括激光发生器
、
准直透镜和滤光片，所述滤光片和所述激光发生器的位置相互配合，以使所述激光光源投射出半圆形激光光斑
。
[0014]又一方面，本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内保存有计算机程序所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的叠加动态像质补偿的自动对焦方法
。
[0015]本专利技术提出的一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法可以大大改善高倍率高速率下的成像模糊问题
。
动态像质补偿技术即一种根据离焦量来计算模糊核矩阵进而对原始图像解模糊以改善图像画质的一种图像算法
。
根据光的衍射定律，离焦量的大小和点扩散函数之间具有固定的数学关系，从而据此得到模糊核矩阵，由此可以将模糊图像通过反向矩阵算法得到清晰的图像，可以将有效景深范围提升1倍以上，结合常规的自动对焦系统，在较低成本下，可以极大增强自动对焦系统性能
。
[0016]本专利技术的该系统采用双传感器工作模式，其中一个传感器专门用于激光信号的采集，要求成像靶面小但帧率高，用于实时计算离焦量，另外一个传感器作为显微成像
。
该系统基于电机或者压电陶瓷位移装置来驱动物镜实现基本的实时对焦功能，采用基于激光的主动对焦设计方法，实时计算质心位置从而得到离焦量，一方面用于电机或压电陶瓷位移装置驱动算法来完成主动跟焦功能，另一方面用于模糊核矩阵的实时计算从而对原始放大图像运用图像解模糊实时算法以改善实时跟焦性能不佳导致的图像模糊问题，在较低成本下大幅提升自动对焦系统的整体性能或者大幅提升整个系统的放大倍率和运动速率，以满足半导体晶圆检测或者面板检测等高精度高速率要求场合的自动对焦需求
。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例中离焦量的计算原理图；图2是本专利技术实施例中的叠加动态像质补偿的自动对焦系统示意图；图3是本专利技术实施例中的叠加动态像质补偿的自动对焦系统工作流程图
。
[0018]图中：1‑
第一分光片；2‑
第二分光片；3‑
第三分光片
。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种叠加动态像质补偿的自动对焦方法，其特征在于，包括：获取半圆形激光光斑投射在待测物体上的激光图像；计算所述激光图像上激光光斑的实际质心；根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取离焦量，并进行对焦；其中：所述实际质心位置为
X
，所述激光光斑已知的理论质心位置为
Y
，则离焦量
z
为：
z=(X
‑
Y)/s
；其中
s
为根据实际工作场景而预设的归一化系数
。2.
根据权利要求1所述的叠加动态像质补偿的自动对焦方法，其特征在于，还包括：根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，根据所述模糊核矩阵对当前焦距下获取的待测物体图像进行解模糊操作，以获取清晰的待测物体图像
。3.
根据权利要求2所述的叠加动态像质补偿的自动对焦方法，其特征在于，所述根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵，包括：提前根据所述实际质心和所述理论质心之间的关系，计算不同焦距下对应的模糊矩阵，获取模糊矩阵集合；所述模糊矩阵集合中的模糊矩阵和所述离焦量一一对应，根据所述离焦量，获取当前焦距下对应的模糊核矩阵
。4.
一种叠加动态像质补偿的自动对焦系统，其特征在于，包括：成像模块，包括成像传感器和镜头，所述成像传感器通过所述镜头获取待测物体图像；自动对焦模块，包括激光光源，用于投射半圆形激光光斑；还包括激光采集传感器，用于通过所述镜头获取半圆形激光光斑投射在待测物体上的激光图像；处理器，所述处理器用于执行以下操作：计算所述激光图像上激光光斑的实际质心；根据所述实际质心和所述激光光斑已知的理论质心之间的关系，获取离焦量，调节所述镜头的焦距，进行对焦；其中：所述实际质心位置为
X
，所述激光光斑已...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂平，张光宇，夏云鹏，沈曦，董宁，
申请(专利权)人：合肥埃科光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：