一种图像处理的全自动焦度计
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０ 引 言
焦度计主要用于测量 眼镜镜片（ 包括角膜接触镜片和多焦点镜片） 的顶焦度、柱镜度、棱镜度、光学 中
心 及 确定 眼镜镜 片的 散光轴 位方 向等 的精密 光学计 量仪 器 。焦度计 又称 屈光 度计 、镜片 测度 仪 ，广 泛应 用
于 医院 眼科 、眼镜店 和镜片 厂家 。
ｈｔ ： ｗｗｗ ｇ ｇ ｅｃｌ ｔｐ／ ／ ｄ ｃ蠢 ｒ
３ ６
光 电工 程
２ １ 年 ３月 ０２
ｘ 已知 ，可 求 出两个相 互垂 直 的主子午 面 内两个 不 同的光 焦度 ，两个 光焦 度的差 值 即为散 光值 ，其 轴位 方 向即为散 光轴 角 。十六 点 图像 的 中心 与 ０ 时 图像 中心的位 置表征 了镜 片 的棱镜 度的 大小 和基底 取 向 。 Ｄ １２ 镜片 屈光 度计 算方法 ． 在 图 ３中十六 个点分 布在 内外两 个 同心 圆上 ，当镜片球 镜 度大小 不 同时 ，同心 圆的直 径发生 变化 ；当 镜 片有散 光时 ，同心 圆变 成 了同心椭 圆 ，这 样 只要分 别计算 出内外椭 圆 的长 轴 、短轴 和 中心就 可计算 出镜 片 的屈光 参数 。本 文选用椭 圆最小二 乘 曲线拟 合计算 椭 圆长 、短 轴和轴 角。椭 圆 曲线 的一 般方程 为
Ａｎ Ｉ ａ ｅ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｍ ｇ ｏ ｅ ｓｎｇＡｕｔ ｎｓ ｅ ｅ ｏ Ｌｅ ｍ ｔ ｒ
ＺＨＡＯ ｕｎ— ， Ｇ ＵＯ ｉｙ ｎｇ， ＹＡＮ ｉ Ｊ ｑｉ Ｚｈ － ｏ Ｊｅ
（ ｐｏ ｌ ｔｃ ｎｔ ｍ ｎ ｏ ｐ ｎ ， ｏｔ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｈｎ ｓｉ ｔ Ｔｉｕ ｎ ３ ０ Ｃ ｉａ） Ｏ ｔｅ ｃｒ ｓ ｕ ｅ ｔ ｍ ａｙ Ｎ ｒ ｎｖｒｉ ｅ ｉＩ ｒ Ｃ ｈ ｔ ｆＣ ｉａＩ ｔｕｅ ａ ａ ０ ５ ， ｈｎ ｎ ｔ ， ｙ ０ １
● ● ● ● ◆ ● ● ● ● ● 图 ２ ４点 测 量 图 形
Ｆｉ ２ ４ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒｎ ａ ｅ ｇ． ｏ ｓ ａ ｕ ｉ ｇｉ ｇ ｍ ｍ
图 ３ １ 坝 量 图形 ６点 １
Ｆｇ３ １ ｏｓ ａｕ ｉｇ ｉ． ６ ｄ ｔ ｍｅ ｓ ｎ ｒ
度计 在市场 出现 ， 国内直到 ２ ０ 而 ０ ３年后 才 出现 自动 调焦原 理 的全 自动焦 度计 的研究 ， 影原 理的全 自动焦 投
度计 的研 究随后 也才 出现 。
基于 自动调 焦原 理的 焦度计 目前 以 日本 Ｔ Ｃ Ｎ 为 代表 ，采用 分辨 率较 高的双 线阵 Ｃ Ｄ 获 取光 学信 ＰＯ Ｃ 号 ，采用 ５个 Ｌ Ｄ快速 轮流 照亮 “ ”字形 分划板 （ 图 １ Ｅ 米 如 所示） ，通 过 电子 系统 处理 计算得 出屈光参 数 ，
第３ ９卷第 ３期
赵俊 奇 ，等 ：一种 图像处理 的全 自动焦度计
３ ５
实际上 每个 Ｌ Ｄ 照亮 “ ” Ｅ 米 字相 当于计 算 一个 点 ， 也就 是说 相 当于在 Ｃ Ｄ上 成 了 ５个 点的 像 ， Ｃ 但线 阵 Ｃ Ｄ Ｃ 上成像 的数 据有 限 ，需要 使用 电机补 偿实现 调 焦精 确测量 ，虽然精 度高 ，但 增加 了机械 成本 和光 学零件 加 工装 配难 度 。基 于投影 原 理的全 自动 焦度 计 目前以 美 国恒 富利 公 司为代 表 ，采用 ４点 图形（ 图 ２所 示） 如 ， 通过 光学 系统在 面阵 Ｃ Ｄ成 像 ，能 够获 取 比线阵 Ｃ Ｄ更 多 的测量 数据 ，再 经 电子 系统计 算处理 ，实现 测 Ｃ Ｃ 量 ，由于 采用投 影技 术 ，每个 点在 Ｃ Ｄ 上成 像数据 多 ，不需 要机 械补 偿 。这种 原理 的焦 度计的 优 点是 测 Ｃ 量速 度快 、成本 低 。缺点 是 当光学分 划板 有灰 尘或 划伤 镜片造 成 点局部 变形 ，严 重影 响测量 结果 。
高精 度 、智 能化 焦度仪 一直 是 目前行业 内研 究的课 题 。焦度计 从 工作原 理上 可分为 调焦 原理 的焦 度计
和投 影原理 的焦 度计 。上世 纪 ８ ０年代 前测量 镜 片以光 机式 为主 ，测量精 度低 ，也 使用 不方便 。由于 美 国、 日本 对 Ｃ Ｄ 技 术的研 究处 于领先 地位 ，上 世纪 ９ 代利 用 Ｃ Ｄ 实现 自动 测量 的这两 种原 理的 全 自动焦 Ｃ ０年 Ｃ
第 ３ 卷第 ３ ９ 期
２１ ０ ２年 ３月
光 电工 程
Ｏｐ ｏ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔ — ｅ ｔｏ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｌ１３ ．ＮＯ． ０．９ ３ Ｍ ａｃ ２ ２ ｒｈ． ０１
文章编 号 ：１０ — ０ Ｘ（０ ２０ — ０ ４ ０ ０ ３ ５ １ ２ １）３ ０ ３ — ６
量图像进行 了比较 ，实验 结果表 明标 准镜 片误差 小于 国家计量规 定屈 光度检查最 小误差士 ．６Ｄ，且都符合 国家计 ０ ０ 量标准，划伤镜 片和镜 片落灰尘时测量精度 明显提 高，环境适应性也大大提 高。 关键词 ： 自动焦度 计；１ ６点图像 ；最 小二乘法 ；图像 自适应 积分技 术 中图分类号 ：Ｔ ９ Ｂ６ 文献标志码 ：Ａ ｄ ０３ ６ ￣ｉ ｎ１０ —０ Ｘ２ １ ． ． ７ ｏ ：１．９ ９ ．ｓ ． ３５ １ ．０ ２０ ０ ｓ ０ ３０
Ｓ ｃ ｎ ｌ ， ｍａ ｅｗａ ｒ ｃ ｓ ｅ ｙ ｈ ｇ ｅ ｄ Ｃ Ｕ ｓｅ ａ ｄｂ ｎ ｒ ｇ ｓｄ ｖ ｄ ｄ ｕ ｙ ＣＰ ｓ ｓｅ Ｆ ｎ ｌ ， ｅ ｏ ｄ ｙ ｉ ｇ ｓ ｏ ｅ ｓ ｄ ｂ ｉｈ ｓ ｅ Ｐ ｓ ｔｍ， ｎ ｉ ａｙ ｉ ｐ ｐ ｙ ｍａ ｅｗａ ｉ ｉ ｅ ｐ ｂ Ｕ ｙ ｔ ｍ． ｉ ａ ｌ ｗｅ ｙ ｃ ｎ ａ ｑ ｉ ｈ ｉ ｐ ｅ ａａ ｔ ｒｏ ｌ ｓ ｙ ｌ ａ ｔｓ ｕ ｒ ｔ ｏ ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓａ ｄ ｒ ａ ｃ ｕ ｒ ｔ ｅ ｄ ｏ ｔ ｒｐ ｒ ｍｅ ｅ ｆｇ ａ ｓ ｂ ｅ ｓ ｑ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｅ ｍｅ ｔ ｗａ ａ ｅ ｕ ｓｎ ｈ ｔｎ ａ ｄ ｇ ａ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｇａ ｓｗｉ ｉｋ ａ ｄ ｄ ｒ． ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｏ ｓｍｅｈ ｄ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｒｏ ｓａ ｅ ｌｓ ｌｓ ｎ ｈ ｌ ｓ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉ Ｃｏ ａ ｅ ｔ ４ ｄ ｔ ｔ ｏ ， ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｅ ｒ ｒ ｅ ｓ ｈ ｔ ｈ ｓ ｔ ｔ ａ ００ ｉｈ ｗａ ｎｍｕ ｅ ｏ ｆ ｉ ｐ ｅ ｒ ｓ ｒ ｅ ｙ Ｎａｉ ｎ ｌ ｅ ｒ ｌ ｇ ｒ ａ Ｉ ｄ ｉ ｏ ｈ ｎａ ． ６ Ｄ ｗｈ ｃ ｓ － ｍｉ ｉ ｍ ｒ ｒ ｏ ｔｒｐ ｅ ｃ ｉ ｄｂ ｔ ａ ｔｏ ｏ ｙ Ｂｕ ｅ ｕ．ｎ ａ ｄ ｔ ｎ，ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｏｄ ｂ ｏ Ｍ ｉ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｔ ｅｇ ａ ｓ ｔ ｉｋ ａ ｄ ｄ ｒ ｗａ ｈ ｌｓ ｈｎ ｃ ｎ ｉ ｓｉ ｒ ｖ ｄｏ ｖ ｏ ｓｙ ａ ｄ ａ ａ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｖ ｒ ｎ ｎ ｓ ｌｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ． ｗｉ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｂ ｉｕ ｌ， ｎ ｄ ｐ ａ ｉ ｔ ｆｅ ｉ ｍｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｗａ ｓ ｎ ａ ｃ ｄ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｎ ｍｅｅ ； ｄ ｔ ｇ ； ｅ ｓ ｑ ａ ｅｍｅｈ ｄ ｉ ｇ ｅ ｆ ｄ ｐ ａ ｌ ｔｇ ａ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｏ ｌ ｓ ｔｒ １ ｏ ｓ ｍａ ｅ ｌａ ｔ ｕ ｒ ｔ ｏ ； ｍａ ｅ ｓ ｌ ａ ａ ｔｂ ｅｉ ｅ ｒ ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ ６ ｉ ｓ － ｎ
收 稿 日期 ：２ １—０ １； 收到修 改稿 日期 ：２ １—１２ ０ １１— ８ ０ １１— ２ 基 金项 目 ：科技部 中小 企业 创新基 金（ｌ ２２ １０ １５ １Ｃ ６ ｌ４４ ４ ）
作 者简 介 ：赵 俊奇 （９９） １６．，男（ 汉族） ，山西太原 人 。高级 工程 师 ，硕 士 ，主要 研究 光 电检 测 、智能 仪 器测量 。Ｅｍａ ：ｑｕ ｚａ＠ｓ ａ ｏ 。 — ｉ ｉ ｎｈｏ ｉ ｒ ｌ ｊ ｎ ｃｎ
从 图上可 以看 出 ：
（） １
为
／ ｈ＝（ 一Ａ ）（ 一 ｘ— ／ △）
（） ２
Ｌ ＝［ ＋ （ 一 ］ ｈ ； ｘ ） （ 一 ｈ ／ ） 设镜 片的后 顶 焦度为 ，据 顶焦度 定 义 ：
丸 １＝ ｈ ＇ －ｈ
（） ３
（） ４
图中 ：１ 被测镜 片 ；２为带空 光 阑 ；３为 Ｃ Ｄ；ｈ 为光 线分 别在光 阑和 测量 面阵 Ｃ Ｄ处 的高 度 ； 为 Ｃ ， Ｃ Ａ ，， 别是被 测镜 片后 顶点 到光 阑的距 离 、光 阑到面阵 Ｃ Ｄ 的距 离以及 光 阑到后 焦点 的距 离 ； ｘ Ｘ Ｘ分 Ｃ
被 测镜片 后顶 焦距 。
本文基于投影原理的全 自动焦度计 ，提出了一种 １ ６点测量方法（ 图 ３，研究了屈光参数计算方法和 如 ）
图像 处理 实现 方法 ，测量 精度 和环境 适应 性较 国内外 同类技 术有很 大提 高 Ｊ 。
● ● ● ● ●●
●
● ●
图 １ “ ” 图形 米 字
Ｆｇ １ “ ” ａｕ ｉｇｉ ｇ ｉ． 米 ｍｅｓ ｒｎ ｍａ ｅ
１ 光 学测量原理及计算方法
１ １光 学测 量原理 ． 图 ４是光 学测 量原理 图 ， 行光线 经被 测镜 片 １ 发生 偏转 ，经过带 孔光 阑 ２ 投 影到 面阵 Ｃ Ｄ ３上 。 平 后 ， Ｃ
图 ４ 光 学测 量 原 理 图
Ｆ ４ Ｏｐ ｉａ ｃ ｍａ ｉ ｉｇ ａ ｔ ｌ ｈｅ ｔ ｄ ａ ｒ ｍ ｃ ｓ ｃ
一
种 图像处理 的全 自动焦度计
赵俊奇 ，郭智勇 ，闫 洁
（中北 大 学 光 电厂 ，太 原 ０ ０ ５ ） ３０ １
摘要 ：为 了提 高全 自动焦度计的测量精度和适应性 ，提 出了一种测量图形和计 算方法 。该研究方法是首先利用脉 冲恒流驱动 的红外光将 １ ６点图像经光学 系统投射 到面阵 Ｃ Ｄ上 ， Ｃ 然后经 高速 Ｃ Ｕ系统采 集处理 ，变成二值化 图 Ｐ 像 ，最后用 最小二乘法计算 出镜片的屈 光参数 。实验用标准镜 片、划伤镜 片和镜 片落灰 尘进行 了测试 ，同四点测
式 中 ： 即是被 测镜 片 的顶焦 度值 ，也就是 所测 量 的镜片 的屈 光度值 ， 的单 位为 Ｄ；ｈ ，Ｘ已知 ，测 ， 出 就测 出的镜 片 的屈光 度值 。 本研 究 中 ，光 阑有十 六个 孔 ，即 图 ３所 示的十 六 个点 ，可 以测得 十六 个点在 Ｃ Ｄ 上的位 置 。ｈ ｘ Ｃ ，Ａ ，
ａａｔｂｌｙｏ ｔ ｎｍｅ ｒＦｒｔ ， ｄ ｔ ｉｆ ｒｄｉ ｇ ｒ ｅ ｙｃｎｔｎ ｐ ｌ ｕｒｎ ａ ｅｅ ｅ ｔ Ｃ ｄｐａｉｔ ｆ ｕｏｌ ｓ ｔ ． ｉ ｌ １ ｏｓｎｒ ｅ ｉ ａ ｅ ｅ ｓｙ ６ ａ ｍａｅｄｉ ｎｂ ｏ ｓ ｔ ｕｓ ｃ ｒ ｔ ｓｒｃｉ ｄｗｉ Ｃ Ｄ． ｖ ａ ｅ ｅ ｗ ｖ ｈ
０ 引 言
焦度计主要用于测量 眼镜镜片（ 包括角膜接触镜片和多焦点镜片） 的顶焦度、柱镜度、棱镜度、光学 中
心 及 确定 眼镜镜 片的 散光轴 位方 向等 的精密 光学计 量仪 器 。焦度计 又称 屈光 度计 、镜片 测度 仪 ，广 泛应 用
于 医院 眼科 、眼镜店 和镜片 厂家 。
ｈｔ ： ｗｗｗ ｇ ｇ ｅｃｌ ｔｐ／ ／ ｄ ｃ蠢 ｒ
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光 电工 程
２ １ 年 ３月 ０２
ｘ 已知 ，可 求 出两个相 互垂 直 的主子午 面 内两个 不 同的光 焦度 ，两个 光焦 度的差 值 即为散 光值 ，其 轴位 方 向即为散 光轴 角 。十六 点 图像 的 中心 与 ０ 时 图像 中心的位 置表征 了镜 片 的棱镜 度的 大小 和基底 取 向 。 Ｄ １２ 镜片 屈光 度计 算方法 ． 在 图 ３中十六 个点分 布在 内外两 个 同心 圆上 ，当镜片球 镜 度大小 不 同时 ，同心 圆的直 径发生 变化 ；当 镜 片有散 光时 ，同心 圆变 成 了同心椭 圆 ，这 样 只要分 别计算 出内外椭 圆 的长 轴 、短轴 和 中心就 可计算 出镜 片 的屈光 参数 。本 文选用椭 圆最小二 乘 曲线拟 合计算 椭 圆长 、短 轴和轴 角。椭 圆 曲线 的一 般方程 为
Ａｎ Ｉ ａ ｅ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｍ ｇ ｏ ｅ ｓｎｇＡｕｔ ｎｓ ｅ ｅ ｏ Ｌｅ ｍ ｔ ｒ
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（ ｐｏ ｌ ｔｃ ｎｔ ｍ ｎ ｏ ｐ ｎ ， ｏｔ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｈｎ ｓｉ ｔ Ｔｉｕ ｎ ３ ０ Ｃ ｉａ） Ｏ ｔｅ ｃｒ ｓ ｕ ｅ ｔ ｍ ａｙ Ｎ ｒ ｎｖｒｉ ｅ ｉＩ ｒ Ｃ ｈ ｔ ｆＣ ｉａＩ ｔｕｅ ａ ａ ０ ５ ， ｈｎ ｎ ｔ ， ｙ ０ １
● ● ● ● ◆ ● ● ● ● ● 图 ２ ４点 测 量 图 形
Ｆｉ ２ ４ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒｎ ａ ｅ ｇ． ｏ ｓ ａ ｕ ｉ ｇｉ ｇ ｍ ｍ
图 ３ １ 坝 量 图形 ６点 １
Ｆｇ３ １ ｏｓ ａｕ ｉｇ ｉ． ６ ｄ ｔ ｍｅ ｓ ｎ ｒ
度计 在市场 出现 ， 国内直到 ２ ０ 而 ０ ３年后 才 出现 自动 调焦原 理 的全 自动焦 度计 的研究 ， 影原 理的全 自动焦 投
度计 的研 究随后 也才 出现 。
基于 自动调 焦原 理的 焦度计 目前 以 日本 Ｔ Ｃ Ｎ 为 代表 ，采用 分辨 率较 高的双 线阵 Ｃ Ｄ 获 取光 学信 ＰＯ Ｃ 号 ，采用 ５个 Ｌ Ｄ快速 轮流 照亮 “ ”字形 分划板 （ 图 １ Ｅ 米 如 所示） ，通 过 电子 系统 处理 计算得 出屈光参 数 ，
第３ ９卷第 ３期
赵俊 奇 ，等 ：一种 图像处理 的全 自动焦度计
３ ５
实际上 每个 Ｌ Ｄ 照亮 “ ” Ｅ 米 字相 当于计 算 一个 点 ， 也就 是说 相 当于在 Ｃ Ｄ上 成 了 ５个 点的 像 ， Ｃ 但线 阵 Ｃ Ｄ Ｃ 上成像 的数 据有 限 ，需要 使用 电机补 偿实现 调 焦精 确测量 ，虽然精 度高 ，但 增加 了机械 成本 和光 学零件 加 工装 配难 度 。基 于投影 原 理的全 自动 焦度 计 目前以 美 国恒 富利 公 司为代 表 ，采用 ４点 图形（ 图 ２所 示） 如 ， 通过 光学 系统在 面阵 Ｃ Ｄ成 像 ，能 够获 取 比线阵 Ｃ Ｄ更 多 的测量 数据 ，再 经 电子 系统计 算处理 ，实现 测 Ｃ Ｃ 量 ，由于 采用投 影技 术 ，每个 点在 Ｃ Ｄ 上成 像数据 多 ，不需 要机 械补 偿 。这种 原理 的焦 度计的 优 点是 测 Ｃ 量速 度快 、成本 低 。缺点 是 当光学分 划板 有灰 尘或 划伤 镜片造 成 点局部 变形 ，严 重影 响测量 结果 。
高精 度 、智 能化 焦度仪 一直 是 目前行业 内研 究的课 题 。焦度计 从 工作原 理上 可分为 调焦 原理 的焦 度计
和投 影原理 的焦 度计 。上世 纪 ８ ０年代 前测量 镜 片以光 机式 为主 ，测量精 度低 ，也 使用 不方便 。由于 美 国、 日本 对 Ｃ Ｄ 技 术的研 究处 于领先 地位 ，上 世纪 ９ 代利 用 Ｃ Ｄ 实现 自动 测量 的这两 种原 理的 全 自动焦 Ｃ ０年 Ｃ
第 ３ 卷第 ３ ９ 期
２１ ０ ２年 ３月
光 电工 程
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Ｖｌ１３ ．ＮＯ． ０．９ ３ Ｍ ａｃ ２ ２ ｒｈ． ０１
文章编 号 ：１０ — ０ Ｘ（０ ２０ — ０ ４ ０ ０ ３ ５ １ ２ １）３ ０ ３ — ６
量图像进行 了比较 ，实验 结果表 明标 准镜 片误差 小于 国家计量规 定屈 光度检查最 小误差士 ．６Ｄ，且都符合 国家计 ０ ０ 量标准，划伤镜 片和镜 片落灰尘时测量精度 明显提 高，环境适应性也大大提 高。 关键词 ： 自动焦度 计；１ ６点图像 ；最 小二乘法 ；图像 自适应 积分技 术 中图分类号 ：Ｔ ９ Ｂ６ 文献标志码 ：Ａ ｄ ０３ ６ ￣ｉ ｎ１０ —０ Ｘ２ １ ． ． ７ ｏ ：１．９ ９ ．ｓ ． ３５ １ ．０ ２０ ０ ｓ ０ ３０
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收 稿 日期 ：２ １—０ １； 收到修 改稿 日期 ：２ １—１２ ０ １１— ８ ０ １１— ２ 基 金项 目 ：科技部 中小 企业 创新基 金（ｌ ２２ １０ １５ １Ｃ ６ ｌ４４ ４ ）
作 者简 介 ：赵 俊奇 （９９） １６．，男（ 汉族） ，山西太原 人 。高级 工程 师 ，硕 士 ，主要 研究 光 电检 测 、智能 仪 器测量 。Ｅｍａ ：ｑｕ ｚａ＠ｓ ａ ｏ 。 — ｉ ｉ ｎｈｏ ｉ ｒ ｌ ｊ ｎ ｃｎ
从 图上可 以看 出 ：
（） １
为
／ ｈ＝（ 一Ａ ）（ 一 ｘ— ／ △）
（） ２
Ｌ ＝［ ＋ （ 一 ］ ｈ ； ｘ ） （ 一 ｈ ／ ） 设镜 片的后 顶 焦度为 ，据 顶焦度 定 义 ：
丸 １＝ ｈ ＇ －ｈ
（） ３
（） ４
图中 ：１ 被测镜 片 ；２为带空 光 阑 ；３为 Ｃ Ｄ；ｈ 为光 线分 别在光 阑和 测量 面阵 Ｃ Ｄ处 的高 度 ； 为 Ｃ ， Ｃ Ａ ，， 别是被 测镜 片后 顶点 到光 阑的距 离 、光 阑到面阵 Ｃ Ｄ 的距 离以及 光 阑到后 焦点 的距 离 ； ｘ Ｘ Ｘ分 Ｃ
被 测镜片 后顶 焦距 。
本文基于投影原理的全 自动焦度计 ，提出了一种 １ ６点测量方法（ 图 ３，研究了屈光参数计算方法和 如 ）
图像 处理 实现 方法 ，测量 精度 和环境 适应 性较 国内外 同类技 术有很 大提 高 Ｊ 。
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图 １ “ ” 图形 米 字
Ｆｇ １ “ ” ａｕ ｉｇｉ ｇ ｉ． 米 ｍｅｓ ｒｎ ｍａ ｅ
１ 光 学测量原理及计算方法
１ １光 学测 量原理 ． 图 ４是光 学测 量原理 图 ， 行光线 经被 测镜 片 １ 发生 偏转 ，经过带 孔光 阑 ２ 投 影到 面阵 Ｃ Ｄ ３上 。 平 后 ， Ｃ
图 ４ 光 学测 量 原 理 图
Ｆ ４ Ｏｐ ｉａ ｃ ｍａ ｉ ｉｇ ａ ｔ ｌ ｈｅ ｔ ｄ ａ ｒ ｍ ｃ ｓ ｃ
一
种 图像处理 的全 自动焦度计
赵俊奇 ，郭智勇 ，闫 洁
（中北 大 学 光 电厂 ，太 原 ０ ０ ５ ） ３０ １
摘要 ：为 了提 高全 自动焦度计的测量精度和适应性 ，提 出了一种测量图形和计 算方法 。该研究方法是首先利用脉 冲恒流驱动 的红外光将 １ ６点图像经光学 系统投射 到面阵 Ｃ Ｄ上 ， Ｃ 然后经 高速 Ｃ Ｕ系统采 集处理 ，变成二值化 图 Ｐ 像 ，最后用 最小二乘法计算 出镜片的屈 光参数 。实验用标准镜 片、划伤镜 片和镜 片落灰 尘进行 了测试 ，同四点测
式 中 ： 即是被 测镜 片 的顶焦 度值 ，也就是 所测 量 的镜片 的屈 光度值 ， 的单 位为 Ｄ；ｈ ，Ｘ已知 ，测 ， 出 就测 出的镜 片 的屈光 度值 。 本研 究 中 ，光 阑有十 六个 孔 ，即 图 ３所 示的十 六 个点 ，可 以测得 十六 个点在 Ｃ Ｄ 上的位 置 。ｈ ｘ Ｃ ，Ａ ，
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