一种衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法与流程

本发明属于衍射光栅波导，具体涉及一种衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法。

背景技术：

1、增强现实(augmented reality，ar)技术是指通过某种技术手段为使用者在现实世界中提供额外的信息(即所谓的“增强”)，这种技术把虚拟世界的图像和现实世界的场景有机的融合在一起，通过将计算得到的信息与真实世界进行深度整合，从而给使用者提供更丰富的信息和浸入式体验。

2、增强现实技术可以通过很多硬件平台实现，最具有沉浸感的是可穿戴增强现实设备。ar眼镜作为一种可穿戴增强现实设备通过镜片表面的微结构将光线导入人眼，是一种便捷的增强现实实现方式。目前，比较成熟的ar眼镜镜片技术方案主要分为棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和衍射光栅波导方案等。其中衍射光栅波导方案因具有小巧轻薄、眼动范围大、视场角大、可量产等优势，是业界普遍认可的ar眼镜镜片主流方案。

3、如图1所示为衍射光栅波导方案的基本原理示意图，衍射光栅波导包括波导基体、耦入光栅和耦出光栅，耦入光栅和耦出光栅设置在波导基体上，其基本原理如图1所示，光机1（成像装置）输出的光线被耦入光栅3耦合入波导基体2，在波导基体2中以全反射进行传播，每当遇到耦出光栅4时一部分光线被衍射耦出，耦出光线（图中射入人眼方向的实线）进入人眼5，从而能够看到与光机1输出相同的图像，与此同时人眼可以看到真实世界场景（图中射入人眼方向的虚线），两部分重叠就可以实现增强现实的功能。

4、其中，衍射光栅波导的光线透过率是保障衍射光栅波导对于外部环境光线清晰透视的重要指标参数。现有通过在衍射光栅波导的非结构区域（即未设置光栅结构的波导基体区域）镀设增透膜的操作从而提高衍射光栅波导的光线透过率。但这种方式具有如下问题：人眼对于衍射光栅波导的非结构区域在靠近耦出光栅区域边缘的镀膜区域透射的外界环境光线感知具有视觉模糊的问题。因此，如何对于人眼通过波导部件的耦出结构边缘区域对外界环境光线的视觉模糊程度进行量化，对指导优化衍射光栅波导的非结构区域的镀膜工艺具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法。

2、本发明通过如下技术方案实现：

3、本发明提供一种衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法，包括如下步骤：

4、背景部件的发射光线透过波导部件作为透射光线传播过程中，类人眼采集部件在所述波导部件的所述透射光线一侧获取第一采集图像和第二采集图像，类人眼采集部件将所述第一采集图像和第二采集图像发送给处理部件；其中，所述背景部件设置周期性排布设置的线对作为背景图案，所述第一采集图像为波导部件聚焦状态下的采集图像，所述第二采集图像为背景部件聚焦状态下的采集图像；

5、所述处理部件根据所述第一采集图像和第二采集图像计算所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值的差异值；所述差异值用于表征波导部件的耦出结构边缘区域的视觉模糊程度。

6、进一步的，所述背景部件的发射光线透过波导部件作为透射光线传播过程中，类人眼采集部件在所述波导部件的所述透射光线一侧获取第一采集图像和第二采集图像，包括：

7、在光学平台上依次放置具有升降功能和旋转功能的第一固定治具、第二固定治具以及第三固定治具；

8、将所述背景部件放置在所述第一固定治具，将所述波导部件放置在所述第二固定治具，将所述类人眼采集部件放置在所述第三固定治具，通过对所述第一固定治具、第二固定治具以及第三固定治具进行升降和旋转操作使得背景部件的发射光线透过波导部件的耦出结构内部区域的透射光线被所述类人眼采集部件采集；

9、对所述类人眼采集部件的曝光参数进行调整；然后，调节所述类人眼采集部件的焦距使得当前采集图像聚焦到所述波导部件，保存所述第一采集图像；然后，调节所述类人眼采集部件的焦距使得当前采集图像聚焦到所述背景部件，保存所述第二采集图像。

10、进一步的，所述处理部件根据所述第一采集图像和第二采集图像计算所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值的差异值，包括：

11、所述处理部件利用所述第一采集图像确定所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的灰度值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的灰度值；

12、所述处理部件利用所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的灰度值计算所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值；

13、所述处理部件利用所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构边缘区域的灰度值计算所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值；

14、所述处理部件将所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值作差得到所述差异值。

15、进一步的，所述处理部件利用所述第一采集图像确定所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的灰度值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的灰度值，包括：

16、所述处理部件获取所述第二采集图像的像素点的灰度值；

17、所述处理部件根据所述第一采集图像确定所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域以及所述波导部件的耦出结构边缘区域；

18、所述处理部件提取所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度值。

19、进一步的，所述处理部件获取所述第二采集图像的像素点的灰度值，包括：

20、所述处理部件确定所述第二采集图像的纵向中心线；

21、所述处理部件提取所述第二采集图像在纵向中心线上的像素点的灰度值。

22、进一步的，所述处理部件根据所述第一采集图像确定所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域以及所述波导部件的耦出结构边缘区域，包括：

23、所述处理部件在所述第一采集图像中确定所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点以及所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点；

24、所述处理部件根据所述第一采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点在所述第二采集图像的纵向中心线上对应选取所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点；

25、所述处理部件根据所述第一采集图像中所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点在所述第二采集图像的纵向中心线上对应选取所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点。

26、进一步的，所述处理部件提取所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度值，包括：

27、所述处理部件在所述第二采集图像的纵向中心线上的所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点提取灰度值；

28、所述处理部件在所述第二采集图像的纵向中心线上的所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点提取灰度值。

29、进一步的，所述处理部件利用所述第一采集图像确定所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的灰度值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的灰度值之前，对所述第一采集图像以及第二采集图像是否为彩色图像进行判定，若所述第一采集图像以及第二采集图像为彩色图像，将所述第一采集图像以及第二采集图像转换为灰度图像。

30、进一步的，所述处理部件利用所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的灰度值计算所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值，包括：

31、所述处理部件在所述第二采集图像的纵向中心线上的所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度值中，基于像素点间距阈值获取波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度峰值和波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度谷值，所述像素点间距阈值为背景图案中一个线对周期内两个灰度峰值之间的像素点间距阈值；

32、所述处理部件根据所述波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度峰值和波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度谷值按照如下公式计算所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值：

33、

34、其中，表示所述波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值,表示波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度峰值，表示波导部件的耦出结构内部区域的像素点的灰度谷值。

35、进一步的，所述处理部件利用所述第二采集图像中所述波导部件的耦出结构边缘区域的灰度值计算所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值，包括：

36、所述处理部件在所述第二采集图像的纵向中心线上的所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度值中，基于像素点间距阈值获取所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度峰值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度谷值，所述像素点间距阈值为背景图案中一个线对周期内两个灰度峰值之间的像素点间距阈值；

37、所述处理部件根据所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度峰值和所述波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度谷值按照如下公式计算所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值：

38、

39、其中，表示所述波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值,表示波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度峰值，表示波导部件的耦出结构边缘区域的像素点的灰度谷值。

40、和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

41、本发明提供一种衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法，具有周期性排布设置的线对作为背景图案的背景部件的发射光线透过波导部件作为透射光线传播过程中，类人眼采集部件在波导部件的透射光线一侧获取波导部件聚焦状态下的第一采集图像和背景部件聚焦状态下的第二采集图像，类人眼采集部件将第一采集图像和第二采集图像发送给处理部件。处理部件根据第一采集图像和第二采集图像计算波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值和波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值的差异值。利用本发明提供的衍射光栅波导结构边缘视觉模糊测试方法计算的波导部件的耦出结构内部区域的调制传递函数值和波导部件的耦出结构边缘区域的调制传递函数值的差异值表征人眼通过波导部件的耦出结构边缘区域对外界环境光线的视觉模糊程度，可以将人眼通过波导部件的耦出结构边缘区域对外界环境光线的视觉模糊程度进行量化，对指导优化衍射光栅波导的非结构区域的镀膜工艺具有重要意义。