CN102620909B - 一种光学星点图像的采集方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学星点图像的采集方法，涉及图像的采集方法，它解决现有在光学星点图像采集过程中图像边缘信噪比下降和模数转换位数低的问题，本发明通过在保证采集星点图像的CCD相机不会由于过饱和而损坏的情况下，采用不同亮度照明，多次采集星点图像。调节照明光强，使CCD相机上星点图像的中心区域接近CCD相机探测器的饱和值。增加照明光强，增强光学星点图像边缘区域的光强值，同时又不会因为亮斑中心区域过饱和而导致CCD相机损坏。将接近饱和星点图像的中心区域与增加光强星点图像的边缘区域拼接在一起，得到图像边缘信噪比高的星点图像。本发明具有装置简单、成本低廉的优点，适合工厂、科研单位准确探测动态范围很大的图像。

Description

一种光学星点图像的采集方法
技术领域
本发明涉及一种图像采集的方法，具体涉及一种光学星点图像的采集方法。
背景技术
光学系统的星点图像是光学系统成像质量的重要表征，它与光学系统的光瞳函数以及光学传递函数有着密切的联系，在实际光学检测工作中，通过采集光学星点图像，计算获得光学系统的光学传递函数和光学系统的波像差。由于需要采集光学系统星点图像最大光强与最小光强的比值很大，会造成采集过程中图像中心区域光强已经饱和，图像边缘区域的光强却很弱，导致图像边缘的信噪比和模数转换位数很低。星点图像边缘区域包含了光学系统的高频信息。对星点图像边缘弱光强区域探测十分重要。
发明内容
本发明为解决现有在光学星点图像采集过程中图像边缘信噪比下降和模数转换位数低的问题，提供了一种光学星点图像的采集方法。
一种光学星点图像的采集方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、调整照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域的光强值调整为CCD相机饱和值的95%，记录照明光源的光强为I1，采集的星点图像为A1；
步骤二、在步骤一的基础上继续调整并增强照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域光强值调整为过饱和，记录照明光源的光强为I2，采集的星点图像为A2；
步骤三、取星点图像A1和星点图像A2的同一个中心光强区域S1，获得中心光强区域S1的边缘轮廓L1，同时取以中心边缘轮廓L1为边界的边缘光强区域S2；将星点图像A1和星点图像A2照明光源的光强值转换一致；
具体转换过程为：
第一种转换方法：以星点图像A1为基准，用星点图像A2除以照明光源的光强I2，再乘以照明光源的光强I1，代替原星点图像A2；
第二种转换方法：以星点图像A2为基准，用星点图像A1除以照明光源的光强I1，再乘以照明光源的光强I2，代替原星点图像A1；
步骤四、采用步骤三中所述的第一种转换方法，则将星点图像A1的中心光强区域S1部分和步骤三中转换后的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；
采用步骤三中所述的第二种转换方法，则将步骤三中转换后的星点图像A1的中心光强区域S1部分和未转换的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；
步骤五、采用第一种转换方法，则将星点图像A1替换为新得到的星点图像A3，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3；
采用第二种转换方法，则将星点图像A1和照明光源的光强I1分别替换为新得到的星点图像A3和步骤二中所述照明光源的光强I2，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3。
本发明的工作原理：本发明所述的光学星点图像的采集方法，由于光学成像系统多为线性系统，增加照明亮度，得到的星点图像的光强也会成比例增加。在保证采集星点图像的CCD相机不会由于过饱和而损坏的情况下，采用不同亮度照明，多次采集星点图像。调节照明光强，使CCD相机上星点图像的中心区域接近CCD相机探测器的饱和值。增加照明光强，增强光学星点图像边缘区域的光强值，同时又不会因为中心亮斑区域过饱和而导致CCD相机损坏。将接近饱和星点图像的中心区域与增加光强星点图像的边缘区域拼接在一起，得到信噪比高的完整的星点图像。
本发明的有益效果：本发明利用不同亮度照明下，多次采集并拼接星点图像的方法，使光学星点图像的弱光强区域能够准确的被采集，避免光学星点图像采集过程中，边缘弱光强区域信噪比和模数转换位数下降的问题。该采集方法不需要通过增加探测器的像元尺寸，就能够对光学星点图像边缘弱光强区域进行探测。这种方法可以在不改动探测器的前提下，提高探测器的动态范围。具有装置简单、成本低廉的优点，适合工厂、科研单位准确探测动态范围很大的图像。
附图说明
图1为光学星点图像拼接俯视图，其中S1为中心光强区域；S2为边缘光强区域；L1为S1与S2拼接的等光强轮廓；
图2为光学星点图像拼接剖面图。
具体实施方式
结合图1和图2说明本实施方式，一种光学星点图像的采集方法，该方法由以下步骤实现:
步骤一、调整照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域的光强值调整为CCD相机饱和值的95%，记录照明光源的光强为I1，采集星点图像为A1；
步骤二、在步骤一的基础上继续调整并增强照明光源的光强，在保证采集星点图像的CCD相机不会由于过饱和而损坏前提下，增强照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域光强值调整为过饱和，光学星点图像的边缘区域光强明显增加。记录照明光源的光强为I2，采集星点图像为A2；
步骤三、取步骤一中采集的星点图像A1和步骤二中采集的星点图像A2的同一个中心光强区域S1，获得中心光强区域S1的边缘轮廓L1，同时取以中心边缘轮廓L1为边界的边缘光强区域S2；将步骤一中采集的星点图像A1和步骤二中采集的星点图像A2照明光强值转换一致；
具体转换过程为：以步骤一中采集的星点图像A1为基准，用步骤二中采集的星点图像A2除以步骤二获得的照明光源的光强I2，再乘以步骤一获得的照明光强I1，代替步骤二采集的星点图像A2；
步骤四、如果采用步骤三中所述的第一种转换方法，则将星点图像A1的中心光强区域S1部分和步骤三中转换后的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；如果采用步骤三中所述的第二种转换方法，则将步骤三中转换后的星点图像A1的中心光强区域S1部分和未转换的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；
步骤五、如果采用步骤三中所述的第一种转换方法，则将星点图像A1替换为新得到的星点图像A3，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3。如果采用步骤三中所述的第二种转换方法，则将星点图像A1和照明光源的光强I1分别替换为新得到的星点图像A3和步骤二中所述照明光源的光强I2，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3。
本实施方式根据采用不同光强照明，多次采集图像，利用多个图像的不同位置拼接得到符合要求（边缘区域信噪比增强）的光学星点图像。

Claims (1)

1.一种光学星点图像的采集方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤一、调整照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域的光强值调整为CCD相机饱和值的95%，记录照明光源的光强为I1，采集的星点图像为A1；
步骤二、在步骤一的基础上继续调整并增强照明光源的光强，将CCD相机采集的光学系统的星点图像中心区域光强值调整为过饱和，记录照明光源的光强为I2，采集的星点图像为A2；
步骤三、取星点图像A1和星点图像A2的同一个中心光强区域S1，获得中心光强区域S1的边缘轮廓L1，同时取以中心边缘轮廓L1为边界的边缘光强区域S2；将星点图像A1和星点图像A2照明光源的光强值转换一致；
具体转换过程为：
第一种转换方法：以星点图像A1为基准，用星点图像A2除以照明光源的光强I2，再乘以照明光源的光强I1，代替原星点图像A2；
第二种转换方法：以星点图像A2为基准，用星点图像A1除以照明光源的光强I1，再乘以照明光源的光强I2，代替原星点图像A1；
步骤四、采用步骤三中所述的第一种转换方法，则将星点图像A1的中心光强区域S1部分和步骤三中转换后的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；
采用步骤三中所述的第二种转换方法，则将步骤三中转换后的星点图像A1的中心光强区域S1部分和未转换的星点图像A2的边缘光强区域S2部分拼接在一起，获得新的光学星点图像A3；
步骤五、采用第一种转换方法，则将星点图像A1替换为新得到的星点图像A3，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3；
采用第二种转换方法，则将星点图像A1和照明光源的光强I1分别替换为新得到的星点图像A3和步骤二中所述照明光源的光强I2，重复上述步骤二至步骤四，直至得到所需的光学星点图像A3。
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