一种基于相位偏折术的光学性能检测方法、介质及设备技术

本发明专利技术涉及精密视觉测量技术领域，特别是涉及一种基于相位偏折术的光学性能检测方法、介质及设备。该方法包括如下步骤：基于反射式相位偏折术获取待测物目标形面的实际点云数据P。获取待测物目标形面的设计点云数据Q。根据Q及P，确定旋转转化系数R

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位偏折术的光学性能检测方法、介质及设备


[0001]本专利技术涉及精密视觉测量
，特别是涉及一种基于相位偏折术的光学性能检测方法、介质及设备。

技术介绍

[0002]相位偏折术也即反射式相位测量偏折术，是一种大动态范围，不需要补偿镜就能对反光光学表面的面形误差、斜率误差、曲率误差进行非接触式面测量的视觉测量方法。然而对待测光学表面进行测量后，无论是对其面形误差分析，还是斜率误差、曲率误差等分析，其最终目的都是希望鉴别当前生产状态下的被测光学表面用在光学系统中，是否能够达到系统要求的像差、畸变、分辨率等光学性能设计指标。
[0003]现有技术中，利用透射式相位偏折术仅可以对被测零件面形误差、斜率误差、曲率误差进行测量及评价，较为单一。且无法获得被测零件表面的形貌数据。无法实现在反射式相位偏折术中，对被测零件的光学性能进行更加全面的测量及评价方法。

技术实现思路

[0004]针对上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于相位偏折术的光学性能检测方法，该方法包括如下步骤：
[0006]基于反射式相位偏折术获取待测物目标形面的实际点云数据P。
[0007]获取待测物目标形面的设计点云数据Q。
[0008]根据Q及P，确定旋转转化系数R
*
及平移转化系数T
*
。其中，R
*
及T
*
满足如下条件：
[0009]R
*<br/>，T
*
＝min||(R
i
P+T
i
)
·
‑
Q||
[0010]其中，min||
·
||为二范数的最小值函数。R
i
及T
i
分别为第i次迭代时的旋转转化系数及平移转化系数。
[0011]根据P、R
*
及T
*
，生成初始待测点云数据Q
’
。Q
’
满足如下条件：
[0012]Q
’
＝R
*
P+T
*
[0013]根据Q
’
中包含的多个点的位置坐标，生成目标待测面形数据。
[0014]对目标待测面形数据进行光学性能检测，生成待测物目标形面的光学性能数据。
[0015]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种非瞬时性计算机可读存储介质，非瞬时性计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于相位偏折术的光学性能检测方法。
[0016]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的一种基于相位偏折术的光学性能检测方法。
[0017]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]本专利技术中，被测零件通过反射式相位偏折术获得其在测量坐标系下的测量点云，
将被测零件的测量点云与其设计的目标面形数据进行比对，以得对应的坐标转换矩阵，也即旋转转化系数R
*
及平移转化系数T
*
。进而，可以将测量结果对应的坐标系转换至光学设计文件所在的设计坐标系中，并生成实际的待测物的面形数据，最终使用光学设计软件测量并分析被测零件在实测面形下，对应光学系统的光学性能。由此，本专利技术可以直接对被测零件的光学性能进行更加全面准确的测量与评价，摆脱了现有技术中，仅对被测零件面形误差、斜率误差、曲率误差进行评价的不直观性。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的一种基于相位偏折术的光学性能检测方法的流程图。
[0021]图2为本专利技术实施例中，通过本专利技术所述方法，在HUD(head
‑
uP disPlay，抬头显示器)面形测量结果下，对光学系统进行成像质量的仿真图。
[0022]图3为本专利技术实施例中，通过本专利技术所述方法，在HUD面形测量结果下，对光学系统进行点列图分析的示意图。
具体实施方式
[0023]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]作为本专利技术的一个可能的实施例，如图1所示，提供来一种基于相位偏折术的光学性能检测方法，该方法包括如下步骤：
[0025]S100：基于反射式相位偏折术获取待测物目标形面的实际点云数据P。
[0026]优选的，反射式相位偏折术包括单相机单屏幕相位偏折术、多相机单屏幕相位偏折术、单相机多屏幕相位偏折术及多相机多屏幕相位偏折术中的任意一种。
[0027]进一步的，待测物包括金属反射镜、镀膜反射镜、镀膜反射镜未镀膜之前的注塑毛坯、镀膜反射镜未镀膜之前的玻璃毛坯、树脂透镜以及玻璃透镜中的任意一种。
[0028]具体的，可以使用CN202111649940公开的一种小重合视场多目相位偏折测量装置对车载抬头显示光学系统中的自由曲面反射镜的面形进行测量。测量所得三维点云面形数据定义为P，其对应设计面形点云数据定义为Q。
[0029]当然，本步骤中也可以使用现有的其他基于反射式相位偏折术来测量物体表面的方式，来获取待测物的点云数据。
[0030]S200：获取待测物目标形面的设计点云数据Q。
[0031]S300：根据Q及P，确定旋转转化系数R
*
及平移转化系数T
*
。其中，R
*
及T
*
满足如下条件：
[0032]R
*
，T
*
＝min||(R
i
P+T
i
)
‑
Q||
[0033]其中，min||
·
||为二范数的最小值函数。R
i
及T
i
分别为第i次迭代时的旋转转化系数及平移转化系数。
[0034]进一步的，S301：基于最小二乘法、梯度下降法、主成份分析法及迭代最近点法中的任意一种优化算法，对Q及P进行比对处理，生成旋转转化系数R
*
及平移转化系数T
*
。
[0035]具体的，本步骤中，通过迭代最近点方法，以P与Q中对应部位的点之差最小为目标进行优化。进而，可以获得将测量点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位偏折术的光学性能检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：基于反射式相位偏折术获取待测物目标形面的实际点云数据P；获取所述待测物目标形面的设计点云数据Q；根据Q及P，确定旋转转化系数R
*
及平移转化系数T
*
；其中，R
*
及T
*
满足如下条件：R
*
，T
*
＝minR
i
P+T
i
‑
Q其中，min
·
为二范数的最小值函数；R
i
及T
i
分别为第i次迭代时的旋转转化系数及平移转化系数；根据P、R
*
及T
*
，生成初始待测点云数据Q
’
；Q
’
满足如下条件：Q
’
＝R
*
P+T
*
根据Q
’
中包含的多个点的位置坐标，生成目标待测面形数据；对所述目标待测面形数据进行光学性能检测，生成所述待测物目标形面的光学性能数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据Q
’
中包含的多个点的位置坐标，生成目标待测面形数据，包括：根据Q
’
中包含的多个点的位置坐标及拟合算法，生成XY扩展多项式曲面数据；所述拟合算法满足如下条件：其中，A
i
为第i项扩展多项式的系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据Q
’
中包含的多个点的位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：房丰洲，王颖墨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：