1.一种无机械运动的透镜焦距测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将LED光源、朗奇光栅、平行光管、待测透镜、电控变焦透镜和显微镜依次设置在测试平台上,使朗奇光栅、平行光管、待测透镜、电控变焦透镜和显微镜依次设置在LED光源的出射光路上;
(2)通过电脑端控制函数发生器,从而控制高压放大器施加在电控变焦透镜上的电压,示波器对施加在电控变焦透镜上的电压进行扫描,对电压设置0.1v的步进扫描,每步进
0.1v就控制显微镜拍一张照片,从而获取一系列照片;
(3)电脑端利用一种改进的基于灰度差分的清晰度评价函数,对像素I(x,y)的八领域做差值,对步骤(2)中获取的每一张照片的周围点进行判断,从而获取清晰度最高的一张照片;
(4)电脑端利用一种非线性滤波器中值滤波法,对步骤(3)中获取的清晰度最高的一张照片进行去噪处理,接着进行图像的校正处理,具体步骤为:A、采用canny算子对照片的边缘进行检测,该方法使用两个阈值检测边缘的强和弱值;
B、找到照片边缘的直线;
C、根据直线方程求出步骤B中直线的斜率,并计算出直线与垂直线间的夹角,即为倾斜角,然后根据这个夹角对照片进行旋转校正;
(5)将校正后的照片每一列的灰度值相加,以像素点的行作为横轴,列的灰度值作为纵轴,运用软件画出的坐标图;极值点即为朗奇光栅亮条纹位置,相邻亮条纹的像素间隔即为朗奇光栅的大小,用电脑端的软件对多条亮条纹进行处理,可以获得经显微物镜所成像的大小,即y3的平均值;
(6)将y3代入下式中即可求得待测透镜焦距f:
式中L,m,V,f0,y0,均为已知量,其中:y0为光栅大小,f0为平行光管的焦距,m为显微物镜的放大率,L为待测透镜与电控变焦透镜的距离,V为经电控变焦透镜成像的像距。
2.根据权利要求1所述的一种无机械运动的透镜焦距测试方法,其特征在于,步骤(3)中所述的对像素I(x,y)的八领域做差值,八邻域的位置如下式所示:改进的基于灰度差分的清晰度评价函数为:
其中:
G1=|I(x,y)-I(x+1,y)|+|I(x,y)-I(x,y-1)|G2=|I(x,y)-I(x,y+1)|+|I(x,y)-I(x-1,y)|G3=|I(x,y)-I(x-1,y-1)|+|I(x,y)-I(x-1,y+1)|G4=|I(x,y)-I(x+1,y-1)|+|I(x,y)-I(x+1,y+1)|式中:I(x,y)为聚焦位置的灰度值,I(x+1,y)、I(x,y-1)、I(x,y+1)、I(x-1,y)、I(x-1,y-1)、I(x-1,y+1)、I(x+1,y-1)、I(x+1,y+1)分别为与I(x,y)相邻的周围8个像素点的灰度值。G1、G2、G3、G4分别为I(x,y)与周围两个像素点的灰度差分绝对值之和。
3.根据权利要求1所述的一种无机械运动的透镜焦距测试方法,其特征在于,该测试方法适用的测试装置包括:LED光源,朗奇光栅、平行光管、待测透镜、电控变焦透镜和显微镜依次设置在LED光源的出射光路上;所述电控变焦透镜上连接高压放大器,高压放大器通过函数发生器连接至电脑端,在电脑端操作函数发生器为高压放大器提供不同的驱动信号,从而驱动电控变焦透镜的焦距连续可调;高压放大器与示波器连接,在示波器上检测高压放大器输出的波形;显微镜连接至电脑端,电脑端安装有自动扫描示波器上的电压波形、从而获得高压放大器上驱动电压的软件,及对显微镜所成图像进行处理的软件。
4.根据权利要求1所述的一种无机械运动的透镜焦距测试方法,其特征在于,高压放大器输出电压范围为0-200伏。