微光学元件的宏观、微观尺寸测量方法、系统及设备

1.本技术属于微光学元件检测技术领域，尤其涉及一种微光学元件的宏观、微观尺寸测量方法、系统及设备。


背景技术：

2.微光学元件是指面形精度可达亚微米级、表面粗糙度可达纳米级的自由光学曲面及微结构光学元件，不仅具有体积小、质量轻、造价低等优点，还能够实现普通光学元件难以实现的阵列、集成、成像及波面转换等功能。通过热压印成型技术制造的微光学元件，会产生不同程度的形状误差，从而降低其光学性能，因此，对热压印成型的微光学元件进行形状精度的检测必不可少，现有的检测方法，例如，激光共聚焦扫描显微镜、计算全息法、剪切干涉仪测量法、相位恢复测量法及子孔径拼接法等对设备和使用环境的要求较高，检测成本高，且难以实现大批量的应用于工业生产。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种微光学元件的宏观尺寸测量方法、微观尺寸测量方法、尺寸测量系统、控制设备及计算机可读存储介质，以解决现有技术中热压印成型的微光学元件的检测成本高、检测效率低的问题。
4.本技术实施例的第一方面提供了一种微光学元件的宏观尺寸测量方法，包括：
5.通过第一相机获取被测光学元件的初始图像；
6.根据所述第一相机的标定参数对所述初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像；
7.对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘轮廓；
8.根据所述边缘轮廓拟合出边缘坐标点，并根据所述第一相机的像素当量和所述边缘坐标点获得所述被测光学元件的宏观尺寸测量数据。
9.本技术实施例的第二方面提供一种微光学元件的微观尺寸测量方法，包括：
10.通过第二相机获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像；
11.对所述初始拼接图像的旋转处理，获得目标拼接图像；
12.对所述目标拼接图像进行预处理，获得目标图像；
13.对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘坐标；
14.对所述边缘坐标进行拟合，获得拟合结果；
15.根据所述拟合结果，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件的表面的微观尺寸测量数据。
16.本技术实施例的第三方面提供一种微光学元件的尺寸测量系统，包括：
17.宏观检测装置，包括第一相机和第一显微镜，所述第一显微镜设有低倍率镜头；
18.微观检测装置，包括第二相机和第二显微镜，所述第二显微镜设有高倍率镜头；
19.控制设备，分别与所述第一相机和所述第二相机通信连接，用于执行如本技术实
施例的第一方面和第二方面所述的方法的步骤。
20.本技术实施例的第四方面提供一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本技术实施例的第一方面所述的微光学元件的宏观尺寸测量方法的步骤或实现如本技术实施例的第二方面所述的微光学元件的微观尺寸测量方法的步骤。
21.本技术实施例的第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本技术实施例的第一方面所述的微光学元件的宏观尺寸测量方法的步骤或实现如本技术实施例的第二方面所述的微光学元件的微观尺寸测量方法的步骤。
22.本技术实施例的第一方面提供的微光学元件的宏观尺寸测量方法，通过第一相机获取被测光学元件的初始图像；根据第一相机的标定参数对初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像；通过对目标图像进行边缘提取，获得目标图像的边缘轮廓；最后根据边缘轮廓拟合出边缘坐标点，根据第一相机的像素当量和边缘坐标点获得被测光学元件的宏观尺寸测量数据。本技术可以有效降低热压印成型的微光学元件的检测成本，并且可以提高检测效率。
23.本技术实施例的第二方面提供的微光学元件的微观尺寸测量方法，通过第二相机获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像；然后对初始拼接图像的旋转处理，获得目标拼接图像；对目标拼接图像进行预处理，获得目标图像；对目标图像进行边缘提取，获得目标图像的边缘坐标；再对边缘坐标进行拟合，获得拟合结果；最后根据拟合结果，获得被测模具的表面和被测光学元件的表面的微观尺寸测量数据。本技术可以有效降低热压印成型的微光学元件的检测成本，提高检测效率。
24.可以理解的是，上述第三方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面或第二方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
26.图1是本技术实施例提供的微光学元件的宏观尺寸测量方法的第一种流程示意图；
27.图2是本技术实施例提供的微光学元件的宏观尺寸测量方法的第二种流程示意图；
28.图3是本技术实施例提供的微光学元件的微观尺寸测量方法的第一种流程示意图；
29.图4是本技术实施例提供的微光学元件的微观尺寸测量方法的第二种流程示意图；
30.图5是本技术实施例提供的微光学元件的尺寸测量系统的结构示意图；
31.图6是本技术实施例提供的控制设备的结构示意图。
具体实施方式
32.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
33.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
34.另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示“两个”或“两个以上”。
36.微光学元件是制造小型光电子系统的关键元件，随着系统小型化不断的成为一种趋势，无论是现代国防科学技术领域，还是普通的工业领域，都离不开微光学元件；需求的增加使得热压印成型技术在微光学元件的低成本大批量制造中发挥着巨大的作用，但是微光学元件在热压印成型过程中，经历热膨胀收缩和机械变形，产生不同程度的形状误差，从而降低其光学性能，因此，检测和评估热压印成型后的微光学元件的形状精度，是至关重要的，也可以根据检测结果，不断优化热压印工艺流程。
37.微光学元件常用的测量方法主要包括原子力显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、计算全息法、剪切干涉仪测量法、相位恢复测量法及子孔径拼接法等，但是，这些方法对设备和使用环境要求较高，难以大批量的应用于工业生产。
38.本技术实施例提供一种微光学元件的宏观尺寸测量方法，通过第一相机获取被测光学元件的初始图像；根据第一相机的标定参数对初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像；再通过对目标图像进行边缘提取，获得目标图像的边缘轮廓；最后根据边缘轮廓拟合出边缘坐标点，根据第一相机的像素当量和边缘坐标点获得被测光学元件的宏观尺寸测量数据；可以有效降低热压印成型的微光学元件的检测成本，并且可以提高检测效率。
39.实施例一
40.如图1所示，本技术实施例提供的微光学元件的宏观尺寸测量方法，包括如下步骤s101至s104：
41.步骤s101、通过第一相机获取被测光学元件的初始图像，进入步骤s102。
42.在一个实施例中，所述被测光学元件为通过热压印成型获得的微光学元件。
43.在应用中，使用标定过的第一相机拍摄被测光学元件的初始图像时，测量系统选用背光源照明，有利于突出边缘轮廓。
44.如图2所示，在一个实施例中，步骤s101之前包括如下步骤s1011至s1014：
45.步骤s1011、通过第一相机获取标定板的多张初始标定图像；
46.步骤s1012、根据所述多张初始标定图像获取所述第一相机的标定参数；
47.步骤s1013、根据所述标定参数对所述多张初始标定图像进行矫正，获得相同数量的多张目标标定图像；
48.步骤s1014、获取所述多张目标标定图像的平均像素当量，将所述平均像素当量作为所述第一相机的像素当量。
49.在应用中，标定板可以是由黑白方块间隔组成的，也可以是其他类型的可用于相机标定的标定板；在对相机进行标定时，可以通过相机从不同的角度拍摄标定板，获得多张不同的初始标定图像，初始标定图像可以是棋盘格图片，也可以是其他的可以用于相机标定的图片；初始标定图像的数量可以是9张、16张或25张，也可以是此处未举出的其他数量，此处只是举例，不作限定。
50.在一个实施例中，所述标定参数包括所述第一相机的内部参数、外部参数和畸变参数。
51.在应用中，在获取被测光学元件的初始图像之前要先对第一相机进行标定，获取第一相机的包括内部参数和外部参数在内的标定参数及畸变参数，该标定参数用于对该相机拍摄的图像进行矫正。
52.在应用中，步骤s1014中获取多张目标标定图像的平均像素当量时，可以先通过计算获得每一张目标标定图像的像素当量，然后再计算获得平均像素当量。
53.在应用中，计算每一张目标标定图像的像素当量时，可以通过选取每一张目标标定图像上最远的两个角点a和b，计算出a和b之间的像素距离，结合标定板上a和b之间的实际物理距离，计算出每一张目标标定图像的像素当量。
54.步骤s102、根据所述第一相机的标定参数对所述初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像，进入步骤s103。
55.在一个实施例中，所述预处理包括：灰度化处理和中值滤波处理。
56.在应用中，在获取被测光学元件的初始图像后，需先根据相机的标定参数对该初始图像进行矫正，然后对矫正过的初始图像进行预处理，才能获得目标图像。
57.在应用中，对矫正过的初始图像进行预处理时，包括灰度化处理和中值滤波处理。如果直接对通过相机获取的并且矫正过的初始图像进行处理，会出现计算量大、耗时久等问题，通过灰度化处理可以使矫正过的初始图像成为灰度图像，便于后续的处理；初始图像在获取的过程中，难免会混入噪声，噪声会降低图像质量，影响图像处理的结果，因此，要减少噪声对图像的影响，中值滤波在有效抑制噪声的同时，还能保护图像的边缘信息。
58.在应用中，预处理还可以包括其他的处理，例如，图像增强等，在实际应用中，可以根据需求选择适宜的处理方法，以获得目标图像。
59.步骤s103、对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘轮廓，进入步骤s104。
60.在应用中，在获取目标图像后，需对目标图像进行边缘提取，获得目标图像的边缘轮廓。
61.在一个实施例中，步骤s103包括：
62.基于改进的canny算法和最大类间方差法，对所述目标图像的边缘轮廓进行初步提取，获得初步边缘轮廓；
63.基于改进的zernike矩，对所述初步边缘轮廓进行亚像素级别的二次提取，获得所述目标图像的边缘轮廓。
64.在应用中，基于改进的canny算法和最大类间方差法，对目标图像的边缘轮廓进行初步提取，获得初步边缘轮廓时，canny检测步骤还包括，使用高斯滤波器与目标图像进行卷积，从而减少噪声影响；通过边缘差分算子计算获得梯度幅度和方向；对梯度幅度进行非极大值抑制，从而保留局部最大梯度而抑制其他梯度值；通过设置高低阈值来区分边缘像素，如果边缘像素点梯度值大于高阀值，则被认为是强边缘点，如果边缘梯度值小于高阀值，大于低阀值，则标记为弱边缘点；小于低阀值的点则被抑制掉；最后进行边缘轮廓的初步提取。
65.在应用中，使用最大类间方差作为canny检测的高低阈值。
66.在应用中，改进的zernike矩边缘检测算法不受图像旋转变化和尺寸的影响，具备良好的抗噪性，能够优化边缘判定条件并且提高对边缘轮廓进行提取时的准确率。
67.在应用中，在进行边缘轮廓的提取时还可以使用其他的算子，例如，roberts算子、sobel算子、prewitt算子及log算子等。此处不作限定。
68.步骤s104、根据所述边缘轮廓拟合出边缘坐标点，并根据所述第一相机的像素当量和所述边缘坐标点获得所述被测光学元件的宏观尺寸测量数据。
69.在应用中，在获得目标图像的边缘轮廓后，采用最小二乘法对边缘轮廓进行拟合，拟合出边缘坐标点，最后根据像素当量和边缘坐标点获得被测光学元件的宏观尺寸测量数据，宏观尺寸测量数据可以是被测光学元件的直径数据。
70.在应用中，在获取被测光学元件的尺寸测量数据后，通过与被测光学元件在被热压印以前的尺寸数据进行比较，判断热压印成型对光学元件宏观轮廓的影响，通过不断优化热压印工艺流程，减少其对微光学元件在热压印成型过程中产生的影响。
71.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
72.实施例二
73.如图3所示，本技术实施例提供的微光学元件的微观尺寸测量方法，包括如下步骤s201至s206：
74.步骤s201、通过第二相机获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像，进入步骤s202。
75.在应用中，被测光学元件可以是微透镜阵列，也可以是其他通过热压印成型技术获得的微光学元件，此处不作限定。
76.在应用中，在进行微光学元件的微观尺寸测量时，使用高倍率镜头，同时使用同轴光照明，使得光照均匀。
77.在应用中，在获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像时，根据实际需要设定第二相机的曝光时间，并对被测模具的表面和被测光学元件的表面分别进行图像采集，然后将采集到的图像进行拼接，即可获得初始拼接图像。
78.在应用中，在步骤s201之前，还可以采用张正友标定法对相机进行标定。
79.如图4所示，在一个实施例中，步骤s201包括如下步骤s2011至s2015：
80.步骤s2011、获取被测模具的表面的第一图像和被测光学元件的表面的第二图像；
81.步骤s2012、选取所述第一图像和所述第二图像的重叠区域；
82.步骤s2013、基于标准相关匹配方法对所述重叠区域进行处理，获得重叠区域中相似度最高的目标区域坐标；
83.步骤s2014、根据所述目标区域坐标，对所述第一图像和所述第二图像进行拼接，获得所述重叠区域的图像；
84.步骤s2015、基于线性叠加方法对所述重叠区域的图像进行融合，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件的表面的初始拼接图像。
85.在应用中，对通过第二相机获取的被测模具的表面的第一图像和被测光学元件的表面的第二图像进行拼接，能够扩大视野。
86.在应用中，可以通过第二相机获取多张被测光学元件的表面的第二图像，具体的数量不作限定。
87.在应用中，待拼接图像的质量会直接影响图像拼接的质量，在获取被测模具的表面的第一图像和被测光学元件的表面的第二图像后，若图像的清晰度或对比度不佳，可以先对图像进行预处理，使图像达到一定的质量再对图像进行拼接。
88.步骤s202、对所述初始拼接图像的旋转处理，获得目标拼接图像，进入步骤s203。
89.在应用中，在获取初始拼接图像后，需对初始拼接图像进行旋转处理，获得目标拼接图像后，再进行处理。
90.步骤s203、对所述目标拼接图像进行预处理，获得目标图像，进入步骤s204。
91.在应用中，目标图像为二值图像，预处理包括灰度化处理、中值滤波处理及填充处理等处理方式。
92.在一个实施例中，步骤s203包括：依次对所述目标拼接图像进行灰度化处理、中值滤波处理及填充处理，获得二值化的目标图像。
93.在应用中，预处理还可以包括其他的处理，例如图像增强等，在实际应用中，可以根据需求选择适宜的处理方法，以获得目标图像。
94.步骤s204、对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘坐标，进入步骤s205。
95.在一个实施例中，步骤s204包括：基于改进的canny算法对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘坐标。
96.在应用中，在对目标图像进行边缘轮廓的提取时还可以使用其他的算子，例如，roberts算子、sobel算子、prewitt算子及log算子等。此处不作限定。
97.步骤s205、对所述边缘坐标进行拟合，获得拟合结果，进入步骤s206。
98.在应用中，在对边缘坐标进行拟合时，可以选择最小二乘法进行拟合，并获得拟合结果。
99.步骤s206、根据所述拟合结果，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件表面的微观尺寸测量数据。
100.在应用中，在拟合被测模具和被测光学元件的边缘坐标点后，根据拟合结果对被测模具和被测光学元件的测量数据进行分析，可以直观的获得热压印成型的微光学元件的形状偏差，更好的改进热压印成型工艺。
101.在一个实施例中，步骤s206包括：根据所述拟合结果，获得所述被测模具的直径数据和圆形度数据，以及所述被测光学元件的直径数据、圆形度数据及间距偏移数据。
102.在应用中，在获得拟合结果后，可以通过计算圆度，直接输出圆度不合格的被测光学元件的具体位置。
103.通过本方法可以快速获取热压印成型的微光学元件的形状偏差，并且所使用的测量系统简单，成本低，针对性强，可以应用于工业生产。
104.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
105.实施例三
106.如图5所示，本技术实施例还提供一种微光学元件的尺寸测量系统，包括：第一相机11、第一显微镜12、第二相机21、第二显微镜22、控制设备3、光学面包板4、光栅尺5、xy轴位移平台6、第一导轨滑台71、第二导轨滑台72、第一驱动器81、第二驱动器82、同轴光源91及背光源92；
107.其中，宏观检测装置，包括第一相机11和第一显微镜12，所述第一显微镜12设有低倍率镜头；
108.微观检测装置，包括第二相机21和第二显微镜22，所述第二显微镜22设有高倍率镜头；
109.控制设备3，分别与所述第一相机11和所述第二相机21通信连接，用于执行上述实施例一或实施例二所对应的方法；
110.所述光学面包板4用于固定所述宏观检测装置和所述微观检测装置；
111.所述光栅尺5与所述第一驱动器81通信连接，用于获取所述第一导轨滑台71的第一位置信号和所述第二导轨滑台72的第二位置信号并传输至所述第一驱动器81；
112.所述第一驱动器81与所述xy轴位移平台6连接，用于接收所述光栅尺5传输的所述第一位置信号或所述第二位置信号，控制所述xy轴位移平台6带动所承载的被测光学元件进行移动；
113.所述第二驱动器82分别与所述第一导轨滑台71和所述第二导轨滑台72连接，用于控制所述第一导轨滑台71移动所述第一相机11对被测光学元件的表面进行对焦，控制所述第二导轨滑台72移动所述第二相机21对被测光学元件的表面和被测模具的表面进行对焦；
114.所述背光源92用于为放置于所述第一显微镜12下的被测光学元件的表面提供光照；
115.所述同轴光源91用于为放置于所述第二显微镜22下的被测光学元件的表面和被测模具的表面提供光照。
116.在应用中，在进行微光学元件的宏观尺寸测量时，使用背光源照明有利于突出被测光学元件的边缘轮廓，控制设备还可用于显示被测光学元件的测量数据；在进行微光学元件的微观尺寸测量时，使用同轴光照明，通过光栅尺可以得到第二导轨滑台的实际位置，将光栅尺得到的信息生成第二位置信号传给第一驱动器进行一个反馈，在xy轴位移平台每次运动到给定的位置时，根据第二相机的曝光时间，运动停留一定的时间，让第二相机拍摄的图片更清晰。
117.本技术实施例提供的微光学元件的尺寸测量系统，不仅结构简单，成本低，还可大量应用于工业生产，提高对微光学元件的检测效率。
118.实施例四
119.如图6所示，本技术实施例还提供一种控制设备300，包括：至少一个处理器301(图6中仅示出一个处理器)、存储器302、存储在存储器302中并可在至少一个处理器301上运行的计算机程序303，处理器301执行计算机程序303时实现上述实施例一中的微光学元件的宏观尺寸测量方法或实施例二中的微光学元件的微观尺寸测量方法中的步骤。
120.在应用中，控制设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，图6仅仅是控制设备的举例，并不构成对控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，图像处理模块、显示面板、驱动器、输入输出设备、网络接入设备等。
121.在应用中，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，例如，处理器可以是时序控制器(timing controller，tcon)。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
122.在应用中，存储器在一些实施例中可以是控制设备的内部存储单元，例如，控制设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是控制设备的外部存储设备，例如，控制设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。存储器还可以既包括控制设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(boot loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时存储已经输出或者将要输出的数据。
123.在应用中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够与用户终端直接或间接进行远距离有线或无线通信的器件，例如，通信模块可以提供应用在网络设备上的包括无线局域网(wireless local area networks，wlan)(如wi-fi网络)，蓝牙，zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)，调频(frequency modulation，fm)，近距离无线通信技术(near field communication，nfc)，红外技术(infrared，ir)等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
124.需要说明的是，上述装置/模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
125.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部
分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
126.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序被处理器所执行时可实现上述实施例一中的微光学元件的宏观尺寸测量方法或实施例二中的微光学元件的微观尺寸测量方法中的步骤。
127.本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在控制设备上运行时，使得控制设备可实现上述实施例一中的微光学元件的宏观尺寸测量方法或实施例二中的微光学元件的微观尺寸测量方法中的步骤。
128.所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到控制设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
129.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
130.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
131.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
132.所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
133.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各
实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微光学元件的宏观尺寸测量方法，其特征在于，包括：通过第一相机获取被测光学元件的初始图像；根据所述第一相机的标定参数对所述初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像；对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘轮廓；根据所述边缘轮廓拟合出边缘坐标点，并根据所述第一相机的像素当量和所述边缘坐标点获得所述被测光学元件的宏观尺寸测量数据。2.如权利要求1所述的宏观尺寸测量方法，其特征在于，所述通过第一相机获取被测光学元件的初始图像之前，包括：通过第一相机获取标定板的多张初始标定图像；根据所述多张初始标定图像获取所述第一相机的标定参数；根据所述标定参数对所述多张初始标定图像进行矫正，获得相同数量的多张目标标定图像；获取所述多张目标标定图像的平均像素当量，将所述平均像素当量作为所述第一相机的像素当量。3.如权利要求2所述的宏观尺寸测量方法，其特征在于，所述标定参数包括所述第一相机的内部参数、外部参数和畸变参数；所述被测光学元件为通过热压印成型获得的光学元件；所述预处理包括：灰度化处理和中值滤波处理。4.如权利要求1所述的宏观尺寸测量方法，其特征在于，所述对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的目标边缘轮廓，包括：基于改进的canny算法和最大类间方差法，对所述目标图像的边缘轮廓进行初步提取，获得初步边缘轮廓；基于改进的zernike矩，对所述初步边缘轮廓进行亚像素级别的二次提取，获得所述目标图像的边缘轮廓。5.一种微光学元件的微观尺寸测量方法，其特征在于，包括：通过第二相机获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像；对所述初始拼接图像的旋转处理，获得目标拼接图像；对所述目标拼接图像进行预处理，获得目标图像；对所述目标图像进行边缘提取，获得所述目标图像的边缘坐标；对所述边缘坐标进行拟合，获得拟合结果；根据所述拟合结果，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件的表面的微观尺寸测量数据。6.如权利要求5所述的微观尺寸测量方法，其特征在于，所述获取被测模具的表面和被测光学元件的表面的初始拼接图像，包括：获取被测模具的表面的第一图像和被测光学元件的表面的第二图像；选取所述第一图像和所述第二图像的重叠区域；基于标准相关匹配方法对所述重叠区域进行处理，获得重叠区域中相似度最高的目标区域坐标；根据所述目标区域坐标，对所述第一图像和所述第二图像进行拼接，获得所述重叠区
域的图像；基于线性叠加方法对所述重叠区域的图像进行融合，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件的表面的初始拼接图像。7.如权利要求5所述的微观尺寸测量方法，其特征在于，所述根据所述拟合结果，获得所述被测模具的表面和所述被测光学元件的表面的测量数据，包括：根据所述拟合结果，获得所述被测模具的直径数据和圆形度数据，以及所述被测光学元件的直径数据、圆形度数据及间距偏移数据。8.一种微光学元件的尺寸测量系统，其特征在于，包括：宏观检测装置，包括第一相机和第一显微镜，所述第一显微镜设有低倍率镜头；微观检测装置，包括第二相机和第二显微镜，所述第二显微镜设有高倍率镜头；控制设备，分别与所述第一相机和所述第二相机通信连接，用于执行如权利要求1至4任一项所述的微光学元件的宏观尺寸测量方法的步骤，或者，如权利要求5至7任一项所述的微光学元件的微观尺寸测量方法的步骤。9.如权利要求8所述的尺寸测量系统，其特征在于，还包括光学面包板、光栅尺、xy轴位移平台、第一导轨滑台、第二导轨滑台、第一驱动器、第二驱动器、同轴光源及背光源；所述光学面包板用于固定所述宏观检测装置和所述微观检测装置；所述光栅尺与所述第一驱动器通信连接，用于获取所述第一导轨滑台的第一位置信号和所述第二导轨滑台的第二位置信号并传输至所述第一驱动器；所述第一驱动器与所述xy轴位移平台连接，用于接收所述光栅尺传输的所述第一位置信号或所述第二位置信号，控制所述xy轴位移平台带动所承载的被测光学元件进行移动；所述第二驱动器分别与所述第一导轨滑台和所述第二导轨滑台连接，用于控制所述第一导轨滑台移动所述第一相机对被测光学元件的表面进行对焦，控制所述第二导轨滑台移动所述第二相机对被测光学元件的表面和被测模具的表面进行对焦；所述背光源用于为放置于所述第一显微镜下的被测光学元件的表面提供光照；所述同轴光源用于为放置于所述第二显微镜下的被测光学元件的表面和被测模具的表面提供光照。10.一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的微光学元件的宏观尺寸测量方法的步骤或实现如权利要求5至7任一项所述的微光学元件的微观尺寸测量方法的步骤。

技术总结
本申请适用于微光学元件检测技术领域，提供了一种微光学元件的宏观、微观尺寸测量方法、系统及设备，其中，宏观尺寸测量方法包括：通过第一相机获取被测光学元件的初始图像；根据第一相机的标定参数对初始图像进行矫正和预处理，获得目标图像；通过对目标图像进行边缘提取，获得目标图像的边缘轮廓；最后根据边缘轮廓拟合出边缘坐标点，根据第一相机的像素当量和边缘坐标点获得被测光学元件的宏观尺寸测量数据。本申请实施例可以有效降低热压印成型的微光学元件的检测成本，并且可以提高检测效率。测效率。测效率。


技术研发人员：杨高 陈裕杰 龚峰
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/9/12