一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，尤其涉及一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，其為一種光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡及反射鏡與反射鏡之間光路的監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)完整地監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的光路對(duì)于保障光學(xué)系統(tǒng)正常平穩(wěn)地工作意義重大。在光學(xué)系統(tǒng)中，事前監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡的反射表面是否存在瑕疵，光路是否滿足工作條件，可以在啟動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)前排除潛在問題，保障光學(xué)系統(tǒng)工作。在光學(xué)系統(tǒng)工作時(shí)，在線監(jiān)測(cè)光路的狀況，可以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行記錄，同時(shí)當(dāng)光路中的某個(gè)光學(xué)元件工作狀態(tài)發(fā)生變化而不滿足工作條件時(shí)及時(shí)報(bào)警，降低損壞光路中光學(xué)元件的風(fēng)險(xiǎn)。事后監(jiān)測(cè)光路可以通過對(duì)比光學(xué)系統(tǒng)在工作前后的狀態(tài)，評(píng)估光學(xué)系統(tǒng)的工作特性。
[0003]另外，對(duì)于密封或者用箱體包裹的光學(xué)系統(tǒng)，排查光路中的光學(xué)元件是否能正常工作相對(duì)困難。使用人工排查方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般只能事前或者事后檢測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，并且在激光系統(tǒng)中人工排查存在危險(xiǎn)。因此，使用相機(jī)沿著光路對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以很好的解決在上述問題。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01410481855.1的發(fā)明專利“一種定位反射表面存在缺陷的反射鏡的方法”通過不斷調(diào)節(jié)普通相機(jī)鏡頭，使相機(jī)依次對(duì)焦于光路中反射鏡的反射表面，來監(jiān)測(cè)反射鏡的工作狀況。該方法在監(jiān)測(cè)過程中需要不斷改變相機(jī)參數(shù)，以滿足對(duì)光路中不同反射鏡的監(jiān)測(cè)，從而難以系統(tǒng)完整地監(jiān)測(cè)光路。光場(chǎng)相機(jī)以其獨(dú)特的成像模式和圖像處理方式可以有效的克服上述問題。
[0004]光場(chǎng)相機(jī)是可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)景深成像、事后對(duì)焦和深度測(cè)量的新型相機(jī)。理論上，光場(chǎng)相機(jī)可以系統(tǒng)完整的監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中整個(gè)光路的工作狀況，同時(shí)可以確定存在瑕疵的反射鏡的位置和數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)完整地監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的光路對(duì)于保障光學(xué)系統(tǒng)正常平穩(wěn)地工作意義重大。在光學(xué)系統(tǒng)中，事前監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡的反射表面是否存在瑕疵，光路是否滿足工作條件，可以在啟動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)前排除潛在問題，保障光學(xué)系統(tǒng)工作。在光學(xué)系統(tǒng)工作時(shí)，在線監(jiān)測(cè)光路的狀況，可以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行記錄，同時(shí)當(dāng)光路中的某個(gè)光學(xué)元件工作狀態(tài)發(fā)生變化而不滿足工作條件時(shí)及時(shí)報(bào)警，降低損壞光路中光學(xué)元件的風(fēng)險(xiǎn)。事后監(jiān)測(cè)光路可以通過對(duì)比光學(xué)系統(tǒng)在工作前后的狀態(tài)，評(píng)估光學(xué)系統(tǒng)的工作特性。另外，對(duì)于密封或者用箱體包裹的光學(xué)系統(tǒng)，排查光路中的光學(xué)元件是否能正常工作相對(duì)困難。使用人工排查方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般只能事前或者事后檢測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)，并且在激光系統(tǒng)中人工排查存在危險(xiǎn)。
[0006]本發(fā)明要解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，該方法使用光場(chǎng)相機(jī)沿著光學(xué)系統(tǒng)的光路成像，通過采集和處理圖像信息判斷反射鏡的反射表面是否存在瑕疵及反射鏡與反射鏡之間光路是否存在亮點(diǎn)，同時(shí)可以確定存在瑕疵的反射鏡或者光路中亮點(diǎn)的位置。該方法可事前、事后或者在線同時(shí)監(jiān)測(cè)光路中多個(gè)反射鏡的工作狀況，該方法的特征在于其實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0007]步驟(I)、使用光場(chǎng)相機(jī)沿著光學(xué)系統(tǒng)的光路成像。
[0008]步驟(2)、調(diào)整光場(chǎng)相機(jī)的鏡頭，使其對(duì)焦于光路中部的反射鏡，以保證光學(xué)系統(tǒng)中光路里所有反射鏡的反射表面都在光場(chǎng)相機(jī)的數(shù)字對(duì)焦范圍內(nèi)。
[0009]步驟(3)、根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)采集到的圖像判斷光路中是否有反射鏡的反射表面存在缺陷。
[0010]步驟(4)、根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)的參數(shù)和其對(duì)同一物點(diǎn)成像的視差關(guān)系計(jì)算反射表面存在瑕疵的反射鏡與光場(chǎng)相機(jī)鏡頭之間的距離，從而可以確定反射鏡在整個(gè)光路中的具體位置。
[0011]步驟(5)、依次確定所有反射表面存在缺陷的反射鏡的位置，并確定其數(shù)量。
[0012]進(jìn)一步的，所述光學(xué)系統(tǒng)中的反射鏡包括全反鏡和半反半透鏡。
[0013]進(jìn)一步的，所述光場(chǎng)相機(jī)為聚焦型光場(chǎng)相機(jī)，即物點(diǎn)通過光場(chǎng)相機(jī)主鏡成像后，其像點(diǎn)與感光芯片關(guān)于微透鏡陣列共軛。
[0014]進(jìn)一步的，所述光場(chǎng)相機(jī)中主鏡、微透鏡陣列的擺放位置需滿足同一物點(diǎn)可在兩個(gè)或者兩個(gè)以上的微透鏡上成像，以便記錄視差，從而根據(jù)視差計(jì)算反射鏡與光場(chǎng)相機(jī)鏡頭之間的距離。
[0015]進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，反射鏡與相機(jī)鏡頭之間的距離是根據(jù)雙目測(cè)距原理和理想透鏡高斯成像公式利用光場(chǎng)相機(jī)中主鏡與微透鏡陣列的參數(shù)和其對(duì)同一物點(diǎn)成像的視差關(guān)系計(jì)算而得。
[0016]本發(fā)明的原理是:本發(fā)明利用光場(chǎng)相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)景深成像、事后對(duì)焦和深度測(cè)量的特性對(duì)光路進(jìn)行整體系統(tǒng)地監(jiān)測(cè)，可事前、事后或者在線同時(shí)監(jiān)測(cè)光路中多個(gè)反射鏡的工作狀況，同時(shí)確定光學(xué)系統(tǒng)中反射表面存在缺陷的反射鏡的位置和數(shù)量。
[0017]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明適用范圍廣，通過采集到的圖像信息確定反射鏡的反射表面是否存在瑕疵及反射鏡與反射鏡之間光路是否存在亮點(diǎn)，同時(shí)可以確定存在瑕疵的反射鏡或者光路中亮點(diǎn)的位置。本方法可事前、事后或者在線同時(shí)監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中多個(gè)反射鏡的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)反射表面存在缺陷的反射鏡并確定其在光路中位置，以便及時(shí)采取保護(hù)措施；本發(fā)明具有實(shí)時(shí)性好、監(jiān)測(cè)效率高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，為光學(xué)系統(tǒng)正常平穩(wěn)地工作提供保障。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的基本流程圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的工作系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，結(jié)合本發(fā)明的工作系統(tǒng)示意圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如附圖2所示，用光場(chǎng)相機(jī)監(jiān)測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的工作系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)A、光場(chǎng)相機(jī)B、分光鏡C、光學(xué)系統(tǒng)D組成，假設(shè)其中光學(xué)系統(tǒng)D包括①號(hào)、②號(hào)和③號(hào)等三個(gè)反射鏡，其具體實(shí)施方法如下:
[0022](I)使用分光鏡C搭建輔助光路，使得光場(chǎng)相機(jī)B沿著光學(xué)系統(tǒng)D的光路成像，并將圖像傳遞到計(jì)算機(jī)A。
[0023](2)調(diào)整光場(chǎng)相機(jī)B的鏡頭，使其對(duì)焦于光學(xué)系統(tǒng)D中位于光路中部的②號(hào)反射鏡，以保證光學(xué)系統(tǒng)D中光路里所有反射鏡都在光場(chǎng)相機(jī)B的數(shù)字對(duì)焦范圍內(nèi)。
[0024](3)根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)B采集到的圖像判斷光路中是否有反射鏡的反射表面存在缺陷。
[0025](4)假設(shè)光路中有反射鏡的反射表面存在瑕疵，根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)B的參數(shù)和其對(duì)同一物點(diǎn)成像的視差關(guān)系計(jì)算反射表面存在瑕疵的反射鏡與光場(chǎng)相機(jī)鏡頭之間的距離，從而確定是①號(hào)、②號(hào)和③號(hào)三個(gè)反射鏡中的哪一個(gè)或者哪幾個(gè)反射鏡存在瑕疵。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，該方法使用光場(chǎng)相機(jī)沿著光學(xué)系統(tǒng)的光路成像，通過采集和處理圖像信息判斷反射鏡的反射表面是否存在瑕疵及反射鏡與反射鏡之間光路是否存在亮點(diǎn)，同時(shí)可以確定存在瑕疵的反射鏡及光路中亮點(diǎn)的位置，該方法可事前、事后或者在線同時(shí)監(jiān)測(cè)光路中多個(gè)反射鏡的工作狀況，其特征在于:該方法實(shí)現(xiàn)步驟如下: 步驟(I)、使用光場(chǎng)相機(jī)沿著光學(xué)系統(tǒng)的光路成像； 步驟(2)、調(diào)整光場(chǎng)相機(jī)的鏡頭，使其對(duì)焦于光路中部的反射鏡，以保證光學(xué)系統(tǒng)中光路里所有反射鏡的反射表面都在光場(chǎng)相機(jī)的數(shù)字對(duì)焦范圍內(nèi)； 步驟(3)、根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)采集到的圖像判斷光路中是否有反射鏡的反射表面存在缺陷； 步驟(4)、根據(jù)光場(chǎng)相機(jī)的參數(shù)和其對(duì)同一物點(diǎn)成像的視差關(guān)系計(jì)算反射表面存在瑕疵的反射鏡與光場(chǎng)相機(jī)鏡頭之間的距離，從而可以確定反射鏡在整個(gè)光路中的具體位置； 步驟(5)、依次確定所有反射表面存在缺陷的反射鏡的位置，并確定其數(shù)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:光學(xué)系統(tǒng)中的反射鏡包括全反鏡和半反半透鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:該方法所使用的光場(chǎng)相機(jī)為聚焦型光場(chǎng)相機(jī)，即物點(diǎn)通過光場(chǎng)相機(jī)主鏡成像后，其像點(diǎn)與感光芯片關(guān)于微透鏡陣列共軛。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:該方法所使用的光場(chǎng)相機(jī)中主鏡、微透鏡陣列的擺放位置需滿足同一物點(diǎn)可在兩個(gè)或者兩個(gè)以上的微透鏡上成像，以便記錄視差，從而根據(jù)視差計(jì)算反射鏡與光場(chǎng)相機(jī)鏡頭之間的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，其特征在于:步驟(4)中，反射鏡與相機(jī)鏡頭之間的距離是根據(jù)雙目測(cè)距原理和理想透鏡高斯成像公式利用光場(chǎng)相機(jī)中主鏡與微透鏡陣列的參數(shù)和其對(duì)同一物點(diǎn)成像的視差關(guān)系計(jì)算而得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光場(chǎng)相機(jī)的光路監(jiān)測(cè)方法，該方法使用光場(chǎng)相機(jī)沿著光學(xué)系統(tǒng)的光路成像，通過采集和處理圖像信息判斷反射鏡的反射表面是否存在瑕疵及反射鏡與反射鏡之間光路是否存在亮點(diǎn)，同時(shí)可以確定存在瑕疵的反射鏡及光路中亮點(diǎn)的位置。本發(fā)明利用光場(chǎng)相機(jī)長(zhǎng)景深成像、事后對(duì)焦和深度測(cè)量的特性對(duì)光路進(jìn)行整體系統(tǒng)地監(jiān)測(cè)，可事前、事后或者在線同時(shí)監(jiān)測(cè)光路中多個(gè)反射鏡的工作狀況，具有監(jiān)測(cè)效率高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，從而保障光學(xué)系統(tǒng)正常平穩(wěn)地工作。
【IPC分類】H04N17/00
【公開號(hào)】CN104935919
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510323214
【發(fā)明人】欒銀森, 高源 , 許冰, 楊平, 何星, 王帥, 董理治
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日