清晰度测量方法、装置及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及近眼显示设备参数测量领域，特别涉及一种清晰度测量方法、清晰度测量装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.近眼显示设备包括但不限于虚拟现实(vr，virtual reality)技术、增强现实(ar，augmented reality)、混合现实(mr，mixed reality)和抬头显示设备(hud，head-up display)等。近眼显示设备显示模组的清晰度直接影响用户体验和舒适度，清晰度可以用调制传递函数(mtf，modulation transfer function)表示，或者对比度传递函数(ctf，contrast transfer function)或空间频域响应(sfr，spatial frequency response)。
3.一般而言，调制传递函数在光学设计软件可以直接输出，但对于实物却难以直接测量。所以光学行业都用数学上相等的对比度传递函数(ctf，contrast transfer function)或空间频域响应(sfr，spatial frequency response)来代表清晰度mtf，三者在数学上一般而言都是相等的。然而现有技术中，无法使用同一张测量图卡来同时测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量过程中必须更换测量图卡，从而导致近眼显示设备测量效率低下的问题。
4.由此可见，现有技术亟待改进。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提供一种清晰度测量方法、清晰度测量装置及计算机可读存储介质，旨在解决现有技术中无法使用一张测量图卡测量近眼显示设备的实物清晰度和其他光学参数导致的测量效率低下的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种清晰度测量方法，所述清晰度测量方法包括：
7.获取近眼显示设备中显示的待测图像，所述待测图像包括棋盘格图像和线对图像；所述棋盘格图像包括多个子棋盘格，所述线对图像内嵌于所述子棋盘格中；
8.确定检测区域；所述检测区域包括所述线对图像；
9.计算所述检测区域的对比度传递函数值；所述对比度传递函数值标识所述待测图像的清晰度；
10.输出所述检测区域的对比度传递函数值。
11.可选地，内嵌于所述子棋盘格中的所述线对图像的面积小于或等于所述子棋盘格的面积。
12.可选地，所述线对图像包括线对图像组，所述线对图像组内嵌于多个所述子棋盘格中，且该多个所述子棋盘格位于所述棋盘格图像的四周顶点区域和中心位置区域，以形成五个所述检测区域。
13.可选地，所述线对图像组包括横向线对组和纵向线对组；每一所述检测区域均包括横向线对组和纵向线对组交叉排布的所述线对图像。
14.可选地，所述多个子棋盘格包括黑白交叉排布或灰白交叉排布的子棋盘格；和/或，所述线对图像包括：黑白线对图像或灰白线对图像。
15.可选地，所述检测区域包括至少一个子检测区域，所述确定检测区域的步骤，包括：
16.判断所述子棋盘格中是否存在所述线对图像；若子棋盘格中存在所述线对图像，则确定所述子棋盘格中的预设区域为所述子检测区域；或，
17.获取标识所述子检测区域的预设信息。
18.可选地，所述计算所述检测区域的对比度传递函数值的步骤，包括：
19.计算所述检测区域内每一所述子检测区域的对比度传递函数值；
20.计算所述检测区域内所有所述子检测区域的对比度传递函数值之间的平均值；
21.将所述平均值作为所述检测区域的对比度传递函数值。
22.可选地，五个所述检测区域包括四个边角检测区域和一个中心检测区域，所述输出所述检测区域的对比度传递函数值的步骤，包括：
23.分别输出四个边角检测区域的对比度传递函数值和一个中心检测区域的对比度传递函数值；或，
24.输出四个边角检测区域的对比度传递函数值的平均值和一个中心检测区域的对比度传递函数值。
25.此外，为解决上述问题，本发明还提出一种清晰度测量装置，所述清晰度测量装置包括摄像头、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的清晰度测量程序，所述摄像头，用于拍摄获取待测图像；所述清晰度测量程序被所述处理器执行时实现如上述的图片处理方法的步骤。
26.此外，为解决上述问题，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有清晰度测量程序，所述清晰度测量程序被处理器执行时实现如上述的清晰度测量方法的步骤。
27.本发明技术方案直接在棋盘格图像的子棋盘格中嵌入了线对图像，从而在对近眼显示设备上的待测图像进行采集后，能够通过线对图像直接计算出待测图像的对比度传递函数值，快速获取所述待测图像的清晰度，同时通过棋盘格图像计算出近眼显示设备的其他光学参数，从而实现通过一张测量图卡同时测量近眼显示设备的实物清晰度和其他光学参数的目的，避免了近眼显示设备测量过程中需要更换测量图卡测量不同光学参数的问题，从而实现了光学参数的一体化快速测量，提升测量效率，节约了测量时间。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
29.图1为本发明清晰度测量方法的第一实施例的流程图；
30.图2为本发明清晰度测量方法的第二实施例的流程图；
31.图3a为本发明清晰度测量方法的第三实施例中一种具体实施例的流程图；
32.图3b为本发明清晰度测量方法的第三实施例中另一种具体实施例的流程图；
33.图4为本发明清晰度测量方法的一实施例中待测图像的示意图；
34.图5为本发明清晰度测量方法的另一实施例中待测图像的示意图；
35.图6为本发明清晰度测量方法的另一实施例中待测图像中检测区域的示意图。
36.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
40.本发明提出了一种清晰度测量方法，请参照图1，图1为本发明的清晰度测量方法第一实施例的流程示意图，所述清晰度测量方法包括以下步骤：
41.步骤s10：获取近眼显示设备中显示的待测图像；
42.步骤s20：确定检测区域；所述检测区域包括所述线对图像；
43.步骤s30：计算所述检测区域的对比度传递函数值；
44.步骤s40：输出所述检测区域的对比度传递函数值。
45.本实施例基于计算机软件，可通过图像采集设备(例如摄像头、照相机等)来采集近眼显示设备上显示的待测图像。具体的，点亮近眼显示设备后，用图像采集设备对准近眼显示设备的显示屏位置处或者中心位置附近，从而实现采集所述待测图像；或者还可以通过外部固定装置固定住近眼显示设备，将近眼显示设备安装到该固定装置之后，调整图像采集设备的位置及焦距等参数，让图像采集设备对焦清晰(手动或自动)，通过拍照或者视频输出的方式采集所述待测图像。在上述过程中，图像采集设备需保持与近眼显示设备的中心对准，中心对准原则上需要图像采集设备的拍摄中心与近眼显示设备的显示中心基本重合。从而在后续更换不同近眼显示设备进行测量时，可不用再重复做中心对准，提高检测效率。
46.步骤s10中，近眼显示设备显示的待测图像包括棋盘格图像和线对图像，其中，棋盘格图像包括多个子棋盘格，线对图像内嵌于子棋盘格中。其中，棋盘格由灰白或者黑白相间的子棋盘格组成，本实施例中优选灰白子棋盘格。
47.具体测量之前，需要制作测量图卡。本实施例中的测量图卡选用棋盘格图卡，并在
棋盘格图卡的子棋盘格内嵌入线对图像，以形成新的光学测量标的，然后通过近眼显示设备显示该测量标的，形成待测图像。这样做的好处是，在不影响棋盘格图像整体结构的前提下，通过添加线对图像，从而为对比度传递函数值的计算提供了参数特征。
48.可以理解的是，在制作该新的测量标的时，可以在棋盘格图卡上选取预设位置添加线对图像，例如在棋盘格图卡的四周顶点位置和/或中间位置等，亦或者是整个棋盘格图卡上。将线对图像添加到预设区域内的子棋盘格内，从而形成待测图卡，如图4和图5所示，并作为待测图像输入至近眼显示设备中进行显示。
49.其中，嵌入于子棋盘格中的线对图像的面积可以小于或等于所述子棋盘格的面积，优选小于子棋盘格的面积，即子棋盘格中的线对图像的面积不会大于子棋盘格本身的面积，以便于后期确定子检测区域。
50.进一步，线对图像可以包括线对图像组，同样地，线对图像组也内嵌于多个子棋盘格中。在一种实施例中，嵌有线对图像组的该多个子棋盘格位于可以位于棋盘格图像的四周顶点区域(即后文的边角检测区域)和中心位置区域(即后文的中心检测区域)，从而形成包括线对图像的多个检测区域。线对图像组可以包括横向线对组和纵向线对组；在形成的多个检测区域中，每一检测区域均可以包括横向线对组和纵向线对组交叉排布的线对图像。可以理解的是，线对图像也可以包括黑白线对图像，或灰白线对图像。
51.本实施例的清晰度测量方法，由于待测图像包括棋盘格图像和线对图像，因此在获取近眼显示设备中显示的待测图像之后，可以计算包括线对图像的检测区域的对比度传递函数值，从而获得近眼显示设备的实物清晰度，同时，又可以根据棋盘格图像，测量近眼显示设备的其他多种光学参数，如虚像距离(vid，virtual image distance)、视场角(fov，field of view)、畸变(distortion)、对比度(contrast ratio)、色散(ca，chromatic aberration)、视差(disparity)、角分辨率(ppd，pixels per degree)，亮度均匀性(color uniformity)、色彩均匀性(lightness uniformity)等。也即是说，本发明的清晰度测量方法，可以利用同一张测量图卡(同一待测图像)测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量人员在测量过程中无需更换测量图卡，从而实现高效的近眼显示设备显示光学测量。
52.需要说明的是，每一检测区域包括至少一个子检测区域。在执行步骤s20时，即确定检测区域时，有两种方式，一种是：通过判断子棋盘格中是否存在线对图像的方式来确定；另一种则是：直接获取检测区域的预设信息。
53.具体执行时，第一种方式包括：判断子棋盘格中是否存在线对图像；当所述子棋盘格中存在所述线对图像时，则确定所述子棋盘格中的预设区域为所述子检测区域。此种方式通过对所述棋盘格图像进行分析，判断所述棋盘格图像的所述子棋盘格内是否存在所述线对图像，所述线对图像可以由黑白相间设置的线条形成；此外也可以采用灰白线条等。当检测到添加有所述线对图像的所述子棋盘格时，则将当前的所述子棋盘格的预设区域作为所述子检测区域，后续通过算法可快速测量计算出所述待测图像的清晰度。
54.第二种方式包括：直接获取标识所述子检测区域的预设信息。例如，预将棋盘格图像的四周顶点区域和中心位置区域各预设为一个检测区域。则在进行测量时，可以从系统获取预设的标识检测区域的预设信息。因为一个检测区域包括至少一个子检测区域，因此获取的预设信息例如可以表现为一个坐标信息(x.y)，该坐标信息标识距离棋盘格某一角
点需移动(x.y)的位移即是子检测区域，由此可根据该预设信息确定出所有的检测区域。
55.如图6所示，待测图像例如包括五个检测区域，即左上、左下、右上、右下四个边角检测区域和一个中心检测区域。而每一检测区域又包括多个子检测区域。具体地，图6中的四个边角检测区域均包括四个子检测区域，而中心检测区域则包括8个子检测区域。例如，用计算机算法识别图6，自动框选子检测区域roi(region of interest)，如下图子棋盘格内的黑框ri(i＝1,2,3
…
)，由此可以确定出检测区域。
56.另外，请参照图2，图2为本发明清晰度测量方法第二实施例的流程示意图，图1所示的实施例与本实施例的不同在于，本实施例对步骤s30的具体执行方式进行了细化。具体在执行步骤s30时，即计算所述检测区域的对比度传递函数值时：
57.步骤s31：分别计算每一个所述子检测区域的子对比度传递函数值；
58.步骤s32：计算所述检测区域内所有所述子检测区域的子对比度传递函数值之间的平均值；
59.步骤s33：将所述平均值作为所述检测区域的对比度传递函数值。
60.步骤s31中，在计算每一个所述子检测区域的子对比度传递函数值时，操作方式可以是：
61.步骤s31中，首先获取所述子检测区域中线对图像上的最大灰度值以及最小灰度值，并按照如下公式计算出该子检测区域的子对比度传递函数值ctf。
62.ctf＝(i_max-i_min)/(i_max i_min)
63.其中，i_max指所述子检测区域内线对图像最大的灰度值，i_min则指子检测区域内线对图像最小的灰度值，其灰度值范围在0～255之间。
64.以此类推，按照上述公式，可以计算出同一个检测区域内多个子检测区域各自的子对比度传递函数值。然后进入步骤s32，即可计算出一个检测区域内的所有子检测区域的子对比度传递函数值的平均值，最后将该平均值作为该检测区域的对比度传递函数值。同理，可以计算出其他检测区域的对比度传递函数值。
65.本实施例的清晰度测量方法，由于待测图像包括棋盘格图像和线对图像，因此在获取近眼显示设备中显示的待测图像之后，可以计算包括所述线对图像的检测区域的对比度传递函数值，从而获得近眼显示设备的实物清晰度。同时又可以根据棋盘格图像，测量近眼显示设备的其他多种光学参数，如虚像距离(vid，virtual image distance)、视场角(fov，field of view)、畸变(distortion)、对比度(contrast ratio)、色散(ca，chromatic aberration)、视差(disparity)、角分辨率(ppd，pixels per degree)，亮度均匀性(color uniformity)、色彩均匀性(lightness uniformity)等。也即是说，本发明的清晰度测量方法，可以利用同一张测量图卡(同一待测图像)测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量人员在测量过程中无需更换测量图卡，从而实现高效的近眼显示设备显示光学测量。
66.进一步地，在计算检测区域的对比度传递函数值时，具体是计算该检测区域的多个子检测区域的子对比度传递函数值的平均值，由此优化了检测区域的对比度传递函数值的计算过程，提升了检测精度。
67.请参照图3，图3为本发明所述清晰度测量方法第三实施例的流程示意图。其中，检测区域可以包括四个边角检测区域和一个中心检测区域(前文已经有描述)，如图4-图6所
示。那么在执行步骤s40时，本实施例与前面两个实施例相比，对步骤s40进行了细化描述，具体参照图3a及图3b，即在输出所述检测区域的对比度传递函数值，具体包括：
68.步骤s41：分别输出四个边角检测区域的对比度传递函数值和一个中心检测区域的对比度传递函数值。
69.或，
70.步骤s42：计算四个边角检测区域的对比度传递函数值的平均值；
71.步骤s43：输出四个边角检测区域的对比度传递函数值的平均值和一个中心检测区域的对比度传递函数值。
72.本实施例的清晰度测量方法，由于待测图像包括棋盘格图像和线对图像，因此在获取近眼显示设备中显示的待测图像之后，可以计算包括所述线对图像的检测区域的对比度传递函数值，从而获得近眼显示设备的实物清晰度，同时，又可以根据棋盘格图像，测量近眼显示设备的其他多种光学参数。本发明的清晰度测量方法，可以利用同一张测量图卡(同一待测图像)测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量人员在测量过程中无需更换测量图卡，从而实现高效的近眼显示设备显示光学测量。
73.进一步地，在输出检测区域的对比度传递函数值时，可以根据测量人员需求，输出不同的结果，提升了测量灵活度。
74.此外，为解决上述问题，本发明还提出了一种清晰度测量装置，包括摄像头、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的清晰度测量程序，其中所述摄像头，用于拍摄获取待测图像；述清晰度测量程序被所述处理器执行时实现如上述的图片处理方法的步骤。
75.本实施基于计算机软件，可通过图像采集设备(例如摄像头、照相机等)，来采集近眼显示设备上生成的待测图像。具体的，点亮近眼显示设备后，用图像采集设备对准近眼显示设备的显示屏位置处或者中心位置附近，从而实现采集所述待测图像；或者还可以通过外部固定装置固定住近眼显示设备，将近眼显示设备安装到该固定装置之后，调整图像采集设备的位置及焦距等参数，让图像采集设备对焦清晰(手动或自动)，通过拍照或者视频输出的方式采集所述待测图像。在上述过程中，图像采集设备需保持与近眼显示设备的中心对准，中心对准原则上需要图像采集设备的拍摄中心与近眼显示设备的显示中心基本重合。从而在后续更换不同近眼显示设备进行测量时，可不用再重复做中心对准，提高检测效率。
76.近眼显示设备显示的待测图像包括棋盘格图像和线对图像，其中，棋盘格图像包括多个子棋盘格，线对图像内嵌于子棋盘格中。其中，棋盘格由灰白或者黑白相间的子棋盘格组成，本实施例中优选灰白子棋盘格。
77.具体测量之前，需要制作测量图卡。本实施例中的测量图卡选用棋盘格图卡，并在棋盘格图卡的子棋盘格内嵌入线对图像，以形成新的光学测量标的，然后通过近眼显示设备显示该测量标的，形成待测图像。这样做的好处是，在不影响棋盘格图像整体结构的前提下，通过添加线对图像，从而为对比度传递函数值的计算提供了参数特征。
78.可以理解的是，在制作该新的测量标的时，可以在棋盘格图卡上选取预设位置添加线对图像，例如在棋盘格图卡的四周顶点位置和/或中间位置等，亦或者是整个棋盘格图卡上。将线对图像添加到预设区域内的子棋盘格内，从而形成待测图卡，如图4和图5所示，
并作为待测图像输入至近眼显示设备中进行显示。
79.其中，嵌入于子棋盘格中的线对图像的面积可以小于或等于所述子棋盘格的面积，优选小于子棋盘格的面积，即子棋盘格中的线对图像的面积不会大于子棋盘格本身的面积，以便于后期确定子检测区域。
80.进一步，线对图像可以包括线对图像组，同样地，线对图像组也内嵌于多个子棋盘格中。在一种实施例中，嵌有线对图像组的该多个子棋盘格位于可以位于棋盘格图像的四周顶点区域(即后文的边角检测区域)和中心位置区域(即后文的中心检测区域)，从而形成包括线对图像的多个检测区域。线对图像组可以包括横向线对组和纵向线对组；在形成的多个检测区域中，每一检测区域均可以包括横向线对组和纵向线对组交叉排布的线对图像。可以理解的是，线对图像也可以包括黑白线对图像，或灰白线对图像。
81.本实施例的清晰度测量装置运行过程中，由于待测图像包括棋盘格图像和线对图像，因此在获取近眼显示设备中显示的待测图像之后，可以计算包括线对图像的检测区域的对比度传递函数值，从而获得近眼显示设备的实物清晰度，同时，又可以根据棋盘格图像，测量近眼显示设备的其他多种光学参数，如虚像距离(vid，virtual image distance)、视场角(fov，field of view)、畸变(distortion)、对比度(contrast ratio)、色散(ca，chromatic aberration)、视差(disparity)、角分辨率(ppd，pixels per degree)，亮度均匀性(color uniformity)、色彩均匀性(lightness uniformity)等。也即是说，本发明的清晰度测量方法，可以利用同一张测量图卡(同一待测图像)测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量人员在测量过程中无需更换测量图卡，从而实现高效的近眼显示设备显示光学测量。
82.此外，为解决上述问题，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有清晰度测量程序，所述清晰度测量程序被处理器执行时实现如上述的清晰度测量方法的步骤。
83.本实施例的计算机可读存储介质，清晰度测量程序运行过程中，由于待测图像包括棋盘格图像和线对图像，因此在获取近眼显示设备中显示的待测图像之后，可以计算包括线对图像的检测区域的对比度传递函数值，从而获得近眼显示设备的实物清晰度，同时，又可以根据棋盘格图像，测量近眼显示设备的其他多种光学参数，如虚像距离(vid，virtual image distance)、视场角(fov，field of view)、畸变(distortion)、对比度(contrast ratio)、色散(ca，chromatic aberration)、视差(disparity)、角分辨率(ppd，pixels per degree)，亮度均匀性(color uniformity)、色彩均匀性(lightness uniformity)等。也即是说，本发明的清晰度测量方法，可以利用同一张测量图卡(同一待测图像)测量近眼显示设备的对比度传递函数值和其他光学参数，测量人员在测量过程中无需更换测量图卡，从而实现高效的近眼显示设备显示光学测量。
84.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。