CN103024427A - 相机调制传递函数的测试方法及其测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在实验室对相机整机系统传递函数(MTF)快速测量的方法及其装置，该相机调制传递函数的测试方法包括以下步骤：所述相机调制传递函数的测试方法包括以下步骤：1)获取测试卡图像与探测器阵列之间的匹配偏差；2)根据步骤1)所得到的匹配偏差对测试卡进行调整并得到相机调制传递函数的测试结果本发明提供了一种测量精确、效率高以及使用方便的相机调制传递函数的测试方法及其测试装置。

Description

相机调制传递函数的测试方法及其测试装置

技术领域

本发明属航空、航天测量领域，涉及一种相机调制传递函数的测试方法及其装置，尤其涉及一种在实验室对相机整机系统传递函数(MTF)快速测量的方法及其装置。

背景技术

调制传递函数(MTF)是衡量CCD相机系统成像能力的重要指标，是相机光学、机械、探测器及其相关电子学电路综合传输特性的体现，反映了相机系统对景物中各空间频率分量的响应特性，表征相机对不同空间频率目标对比度的传输能力，一般以奈奎斯特频率下的调制传递函数值作为其特征值。它主要影响相机成像的清晰度，在相机系统的设计和性能评价中是一项非常重要的技术指标。

目前对相机调制传递函数的测试方法大多采用测试卡法，其测试原理如图1所示，其主要测试原理是：使用特定空间频率的、黑白相间的、高对比度的矩形测试卡，将其安装在平行光管的焦平面处作为物目标，在相机的焦平面处将得到测试卡的像，两者调制度之比是被测相机的CTF(对比度传递函数)，再将其转换即可计算出相机的调制传递函数MTF，该方法是一种简单易行的方法。但也存在以下技术问题：

由于要得到相机真实的MTF数值，在测试过程中必须做到测试卡目标在相机探测器上所成的像与相机探测器像元之间相位严格匹配，否则所得到的MTF测量数据不能准确反映相机成像的真实特性，一般情况下，由于这种调整误差会将相机MTF数值测小。现有方法中，通过二维手动调制机构的平移及旋转功能做到测试卡图像与相机探测器像元之间的匹配。虽然此结构能能做到两者之间的匹配，但是在这种调整过程中，平移调整量及旋转调整量事先不确定，没有量的概念，因此，调整过程带有盲目性，需经过反复多次调整才能实现两者之间的严格匹配，调整过程如图2所示，这种方法大大降低了测试效率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种测量精确、效率高以及使用方便的相机调制传递函数的测试方法及其测试装置。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种相机调制传递函数的测试方法，其特殊之处在于：所述相机调制传递函数的测试方法包括以下步骤：

1)获取测试卡图像与探测器阵列之间的匹配偏差；

2)根据步骤1)所得到的匹配偏差对测试卡进行调整并得到相机调制传递函数的测试结果。

上述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)对相机采集到的测试卡图像进行滤波以及去除背景噪声；

1.2)通过亚像元定位细分方法获取测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的匹配偏差。

上述匹配偏差包括测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的夹角以及测试卡图像与探测器阵列之间的相位差。

上述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)将步骤1)所得到的匹配偏差反馈于调制机构控制计算机；

2.2)调制机构控制计算机将与匹配偏差所相反的指令发送给二维调制机构并进行相应调整得到相机调制传递函数的测试结果。

上述步骤2.2)中调制机构控制计算机对二维调制机构发出指令后二维调制机构进行一次调整。

一种用于实现相机调制传递函数的测试方法的测试装置，其特殊之处在于：所述测试装置包括二维调制机构，所述二维调制机构是二维电控调制机构。

上述相机调制传递函数的测试装置还包括与二维调制机构电性相连的调制机构控制计算机。

本发明的优点是：

本发明首先采用调整分析软件精确计算出测试卡图像与探测器阵列之间的匹配偏差，再将这种偏差反馈给控制计算机，计算机将相应控制指令发送给二维电控调制机构进行相应调整，通过一次调整即可准确快速做到测试卡图像与相机探测器阵列的快速匹配，同时立即给出相机MTF测试结果，测量精度高、反应迅捷、测试效率大大提高，使用非常方便。

附图说明

图1是传统的测试装置的结构示图；

图2是传统测试系统的测试过程示意图；

图3是本发明所提供的测试装置的结构示意图；

其中：

1-积分球光源(或激光光源)；2-二维手动调制机构；3-测试卡；4-平行光管；5-被测相机；6-控制计算机；7-二维电控调制机构；8-调制机构控制计算机。

具体实施方式

本发明提供了一种相机调制传递函数的测试方法，该方法包括以下步骤：

1)获取测试卡图像与探测器阵列之间的匹配偏差：

1.1)对相机采集到的测试卡图像进行滤波以及去除背景噪声；

1.2)通过亚像元定位细分方法获取测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的匹配偏差，匹配偏差包括测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的夹角以及测试卡图像与探测器阵列之间的相位差。

2)根据步骤1)所得到的匹配偏差对测试卡进行调整并得到相机调制传递函数的测试结果：

2.1)将步骤1)所得到的匹配偏差反馈于调制机构控制计算机；

2.2)调制机构控制计算机将与匹配偏差所相反的指令发送给二维调制机构并进行一次相应调整得到相机调制传递函数的测试结果。

本发明在提供相机调制传递函数的测试方法的同时，还提供了一种用于实现相机调制传递函数的测试方法的测试装置，该测试装置包括二维调制机构以及与二维调制机构电性相连的调制机构控制计算机8，该二维调制机构是二维电控调制机构7。

与传统的测试装置一样，本发明除上述这些器件之外，还包括积分球光源或激光光源1、设置在二维调制机构上的测试卡3、平行光管4、被测相机5以及相机控制计算机6；积分球光源或激光光源1、测试卡3、平行光管4以及被测相机5依次设置于同一光轴上；相机控制计算机6与被测相机5电性连接。

本发明是在现有基础上将二维手动调制机构2改为二维电控调整机构7，通过调制机构控制计算机8及计算分析软件对相机采集的测试卡图像采用相关算法进行滤波、去除背景噪声等，再通过亚像元定位细分方法计算出测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的夹角(θ)及测试卡图像与探测器阵列之间的相位差(δ′)。通过调制机构控制计算机8给二维电控调制机构7发送控制指令，使二维调制机构上的旋转台准确旋转θ角度、平移机构移动一定位移量(此移动量根据相位差δ′进行计算)，此时相机乃奎斯特频率对应的测试卡图像与相机探测器阵列的某一行(列)已经做到准确匹配，相机对测试卡进行成像，计算分析软件立刻给出相机准确的MTF。

Claims (7)

1.一种相机调制传递函数的测试方法，其特征在于：所述相机调制传递函数的测试方法包括以下步骤：

1)获取测试卡图像与探测器阵列之间的匹配偏差；

2)根据步骤1)所得到的匹配偏差对测试卡进行调整并得到相机调制传递函数的测试结果。

2.根据权利要求1所述的相机调制传递函数的测试方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：

1.1)对相机采集到的测试卡图像进行滤波以及去除背景噪声；1.2)通过亚像元定位细分方法获取测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的匹配偏差。

3.根据权利要求2所述的相机调制传递函数的测试方法，其特征在于：所述匹配偏差包括测试卡图像相对于相机探测器阵列方向的夹角以及测试卡图像与探测器阵列之间的相位差。

4.根据权利要求1或2或3所述的相机调制传递函数的测试方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)将步骤1)所得到的匹配偏差反馈于调制机构控制计算机；

2.2)调制机构控制计算机将与匹配偏差所相反的指令发送给二维调制机构并进行相应调整得到相机调制传递函数的测试结果。

5.根据权利要求4所述的相机调制传递函数的测试方法，其特征在于：所述步骤2.2)中调制机构控制计算机对二维调制机构发出指令后二维调制机构进行一次调整。

6.一种用于实现权利要求1-5所述的相机调制传递函数的测试方法的测试装置，其特征在于：所述测试装置包括二维调制机构，所述二维调制机构是二维电控调制机构。

7.根据权利要求6所述的相机调制传递函数的测试装置，其特征在于：所述相机调制传递函数的测试装置还包括与二维调制机构电性相连的调制机构控制计算机。

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