【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光學計量，具體涉及一種基于刀口圖像的光學調制傳遞函數計算方法。
技術介紹
1、光學調制傳遞函數又叫空間頻率響應函數(mtf)，是定量反映系統成像質量的一個重要指標。在實際應用中的具體體現為：靶標在經過光學系統后在呈現的圖像里所顯示的單位長度下圓環個數或線對個數的多少，一般用每毫米線對數(lp/mm)表示。測量mtf的方法通常有狹縫法、刀口法、以及iso12233的標準靶標法。狹縫法里的狹縫靶標通常難以制作，成本較高；標準靶標依靠人眼觀測，準確性較差，無法精確的定量分析；刀口法在制作和成本方面具有明顯的優勢，且在精度和數據分析方面也表現出色，因此，在許多應用中被廣泛采用來測量mtf。
2、目前，傳統的刀口法計算mtf的算法中，主要有對邊緣擴展函數直接進行擬合，還有利用刀口圖像直方圖特征的直方圖進行計算。但在對刀口邊緣像素進行擬合的方法中，由于數學模型的不確定性，容易出現擬合和過擬合現象，從而增加mtf計算的測量誤差。而在利用直方圖計算的算法中，容易受到圖像本身明暗的影響從而造成較大的誤差。
3、在上述對刀口圖像處理的傳統算法中，無論哪一種方法都需要對圖像進行求微分運算，而對圖像的微分運算往往會增加噪聲的影響，最終會干擾到mtf的測量結果。而圖像的噪聲一般由于探測器的暗電流以及環境光的背景噪聲帶來的，其具有很強的隨機性，難以通過濾波的方法進行消除。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術所存在的成像計量中利用刀口圖像對光學傳遞函數計算過
2、為實現上述目的，本專利技術所提供的技術解決方案是：
3、一種基于刀口圖像的光學調制傳遞函數計算方法，包括以下步驟：
4、步驟1：利用光學調制函數測量裝置采集刀口圖像，將采集到的多通道的刀口圖像通過轉化為單通道的灰度圖像；
5、步驟2：遍歷刀口圖像每行的每個像素值，統計像素值處在上升沿區間內的像素個數，利用下式計算灰度圖像的刀口上升沿寬度：
6、
7、其中，width代表灰度圖像上升沿寬度，row代表像素位置的橫坐標，height代表像素位置的縱坐標，f(row,height)代表(row,height)處的像素值與刀口圖像最大像素值的比值，number代表像素值處在上升沿區間的像素個數，n代表刀口圖像的像素列數，上升沿區間指刀口圖像最大像素值的10％-90％；
8、步驟3：基于刀口上升沿寬度，構建微分模板矩陣，利用微分模板矩陣對灰度圖像進行卷積運算，得到lsf圖像；
9、步驟4：對lsf圖像的邊緣坐標進行識別，再利用仿射變換將lsf圖像旋轉至垂直；
10、步驟5：將旋轉后的lsf圖像進行離散傅里葉變換，得到光學調制傳遞函數曲線。
11、進一步的，步驟3中，由刀口上升沿寬度確定微分模板矩陣的長度。
12、進一步的，步驟4中，以坐標像素值與刀口圖像最大像素值的比值為判斷依據，對lsf圖像的邊緣坐標進行識別，獲得lsf圖像的離散點邊緣坐標，利用最小二乘法對離散點邊緣坐標進行擬合，擬合直線的斜率、截距表示為：
13、
14、其中，a代表擬合直線的斜率，b代表擬合直線的截距，xi、yi代表離散邊緣點的橫、縱坐標，n代表計算像素點的個數；為離散邊緣點縱坐標均值，為離散邊緣點橫坐標均值。
15、進一步的，利用擬合直線的斜率、截距可得到lsf圖像的傾斜角度為-b/a，利用仿射變換對lsf圖像進行旋轉的角度為傾斜角度。
16、進一步的，將每個像素點的坐標[x?y]t進行仿射變換得到對應的像素坐標點[x1y1]t，表示為：
17、
18、其中，代表仿射變換的旋轉矩陣，α＝scale*cos(angle)，β＝scale*sin(angle)，center.x、center.y代表旋轉中心的橫、縱坐標，angle代表旋轉角度，scale代表比例因子。
19、進一步的，步驟5中，得到的光學調制傳遞函數曲線為：
20、
21、其中k＝0,1,2,3…n-1，x(n)代表對應像素點橫坐標，n-1代表lsf圖像一行的像素個數，n代表原始圖像像素點橫坐標序號，k代表計算后新圖像的橫坐標序號，j代表虛數；
22、光學調制傳遞函數的橫坐標滿足：
23、
24、其中，步長為1，δu代表兩個像素點的間距。
25、本專利技術的優點是：
26、本專利技術所提供的基于刀口圖像的光學調制傳遞函數計算方法，通過對每行上升沿像素寬度的平均值計算，得到相應的自適應微分卷積模板，隨即對刀口圖像進行卷積得到線擴展函數lsf圖像，再最終通過離散傅里葉變換得到光學傳遞函數的曲線。由于此方法的微分方式是依靠的自適應微分模板的方式進行卷積求解，因此相比與傳統的算法而言相鄰點隨機漲落的噪聲起伏便可以消去；同時自動化程度高，實現刀口圖像處理的自動化和智能化，并且還可以充分提取并利用刀口圖像所包含的有用信息，從而準確計算出光學系統的調制傳遞函數。
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1.一種基于刀口圖像的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，步驟3中，由刀口上升沿寬度確定微分模板矩陣的長度。
3.根據權利要求1所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，步驟4中，以坐標像素值與刀口圖像最大像素值的比值為判斷依據，對LSF圖像的邊緣坐標進行識別，獲得LSF圖像的離散點邊緣坐標，利用最小二乘法對離散點邊緣坐標進行擬合，擬合直線的斜率、截距表示為：
4.根據權利要求3所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，利用擬合直線的斜率、截距可得到LSF圖像的傾斜角度為-b/a，利用仿射變換對LSF圖像進行旋轉的角度為傾斜角度。
5.根據權利要求4所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，將每個像素點的坐標[x?y]T進行仿射變換得到對應的像素坐標點[x1?y1]T，表示為：
6.根據權利要求1所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，步驟5中，得到的光學調制傳遞函數曲線為：
【技術特征摘要】
1.一種基于刀口圖像的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，步驟3中，由刀口上升沿寬度確定微分模板矩陣的長度。
3.根據權利要求1所述的光學調制傳遞函數計算方法，其特征在于，步驟4中，以坐標像素值與刀口圖像最大像素值的比值為判斷依據，對lsf圖像的邊緣坐標進行識別，獲得lsf圖像的離散點邊緣坐標，利用最小二乘法對離散點邊緣坐標進行擬合，擬合直線的斜率、截距表示為：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈云峰，康登魁，張云龍，劉衛平，姜昌錄，陳潔婧，王楠茜，李輝，
申請(專利權)人：西安應用光學研究所，
類型：發明
國別省市：
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