透镜测量仪的光学系统设计及MTF算法的研究与实现

摘要

目前国内透镜参数的测量仪器大多是靠目测，其精度低，工作量大，费时，而且大多只能实现一个或者两个参数的测量，无法满足现代化生产的要求。随着图像处理的发展，给现代的检测仪器提供了一个高效准确的途径，使检测仪器向着高效精确地方向发展，这成为高精密检测的一个发展趋势。
　　本课题研究的目的在于通过对自动对焦方法和数字图像处理技术的研究来实现透镜主要的四个参数，有效焦距(EFL,EffectiveFocalLength)，后焦距(BFL,BackFocalLength)，曲率半径R和调制传递函数(MTF,ModulationTransferFunction)的快速测量。MTF是一个客观，准确，定量的像质评价指标，并且能够直接测量，已经广泛应用于光学设计，加工，检测和信息处理中。
　　本文是基于图像分析的方法，对不同的目标像进行分析来测量透镜参数。调制传递函数计算以刀口为物目标，对刀口像进行分析处理获得边缘扩散函数(ESF,EdgeSpreadFunction)，通过对边缘扩散函数的微分来得到线扩散函数(LSF,LineSpreadFunction)，再对LSF作快速傅立叶变换(FFT,FastFourierTransform)得到被测系统的MTF，从而实现了对透镜的成像品质的评价；通过分析双缝像的距离来计算透镜的EFL；结合双缝像和十字像，利用透射和反射原理来获得透镜的BFL和R。
　　调制传递函数的测量中，采用倾斜刀口作为分析对象，与传统的竖直刀口采样相比，省掉了角度调整装置，并且提高了采样频率。通过本课题的研究，实现了透镜测量仪的快速高效准确地测量，为以后透镜参数通用途测量仪器的发展打下了基础。

目录

透镜测量仪的光学系统设计及MTF算法的研究与实现

RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF OPTICAL SYSTEM AND MTF ALGORITHM FOR THE LENS INSTRUMENT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外相关技术的发展现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 系统光路的设计及其硬件组成

2.1 测量光路的设计

2.2 被测参数的测量光路设计

2.3 系统的硬件组成

2.4 本章小结

第3章 MTF算法设计

3.1 引言

3.2 测量原理

3.3 边缘扩散函数

3.4 线扩散函数

3.5 调制传递函数MTF的获得

3.6 本章小结

第4章 系统软件的整体设计

4.1 视频图像处理程序设计

4.2 图像预处理

4.3 MTF软件设计

4.4 MTF测量过程演示

4.5 EFL，BFL，R软件设计

4.6 本章小结

第5章 测量结果与误差分析

5.1 测量实例分析

5.2 主要误差来源分析

5.3 提高测量精度的方法

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文

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致谢