CN105391998A - 微光夜视仪分辨率自动检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微光夜视仪分辨率自动检测方法，包括下述步骤：步骤S1，采集分辨率靶板在光照下经过微光夜视仪的图像；所述分辨率靶板上设有定位线和多个用于判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案；定位线为直线，至少三根；步骤S2，根据采集图像中的定位线，检测定位线实现定位并建立图像的坐标系；确定各分辨率图案在图像坐标系中的位置、方向和大小；步骤S3，对采集图像的原图中的分辨率图案，计算对比度，并与对比度阈值进行比较，找到大于对比度阈值的最小对比度值对应的分辨率图案，该分辨率图案对应的分辨率值即为夜视仪分辨率。本发明可避免由于人眼差异及检测疲劳等主观因素带来的检测结果不一致的情况。

Description

微光夜视仪分辨率自动检测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种夜视仪分辨率自动检测的方案，具体涉及测试微光夜视仪分辨率的方法及装置。

背景技术

夜视仪的分辨率描述了通过夜视仪能够看清微小物体的能力，如果夜视仪的分辨率不足，则在目标尺寸很小时无法通过夜视仪观察到目标。而夜视仪作为部队官兵常用的夜间观察设备，其分辨率的高低关系到人员夜间作战的安全。夜视仪的分辨率会随着使用时间的累积而下降，需要定期进行检测。

微光夜视仪的分辨率检测方法主要有两种：一种是在较长的暗室内进行，将标准反射式靶板和微光夜视仪分别放置在暗室两侧，利用照度可调的积分球光源照明靶板，检测人员通过微光夜视仪观察照亮后靶板上的分辨率图样，根据可看清的最小的条纹的编号来确定夜视仪的分辨率；另一种方法可在较短的暗室内进行，将分辨率靶板放置在长焦距平行光管的焦平面上，此时分辨率靶板成像于无穷远处，人员通过微光夜视仪观察图像，根据可看清的最小的条纹的编号来确定夜视仪的分辨率。由于这两种方法都需要具备专业知识的人员参与观察，并且不同人人眼之间存在差异，该主观方法在分辨率接近临界值的情况下对观察结果会产生分歧。同时人眼长时间对夜视仪进行分辨率检测时，不同的疲劳程度也会得到不同的检测结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种微光夜视仪分辨率自动检测方法和相应的检测装置，实现了微光夜视仪分辨率的自动检测，本发明采用的技术方案是：

一种微光夜视仪分辨率自动检测方法，包括下述步骤：

步骤S1，采集分辨率靶板在光照下经过微光夜视仪的图像；所述分辨率靶板上设有定位线和多个用于判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案；定位线为直线，至少三根，所述定位线至少一根定位线与其余定位线不平行；定位线或定位线的延长线不能相交于同一点，定位线与分辨率图案无接触；

步骤S2，根据采集图像中的定位线，检测定位线实现定位并建立图像的坐标系；确定各分辨率图案在图像坐标系中的位置、方向和大小；

步骤S3，对采集图像的原图中的分辨率图案，计算对比度，并与对比度阈值进行比较，找到大于对比度阈值的最小对比度值对应的分辨率图案，该分辨率图案对应的分辨率值即为夜视仪分辨率。

进一步地，所述多根定位线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

进一步地，所述多根定位线长度各不相同。

更进一步地，所述定位线或定位线的延长线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

进一步地，步骤S2中，具体采用hough变换对定位线进行直线检测来定位：

首先将采集得到的图像进行二值化；再对图像进行闭运算，将所有分辨率图案连成一片；然后对图像进行开运算，去除定位线；最后将闭运算获取图像的结果减去开运算的结果，获得仅含有定位线的图像；

对仅含定位线的图像进行hough变换来检测获取定位线；

利用获得的定位线，确定坐标系轴的方向、原点位置及比例标度。

进一步地，步骤S3中，具体包括：

取出图像中分辨率图案的部分，求取垂直于分辨率图案中刻线的方向上一列像素中灰度值的最大值Imax和最小值Imin，根据此最大值和最小值计算对比度V：

$V=\frac{I_{max}-I_{\min }}{I_{max}+I_{\min }}---\left(1\right)$

当V大于对比度阈值V_thr时，认为能够分辨该分辨率图案，当V小于对比度阈值V_thr时，认为不能分辨该分辨率图案；对于所有的分辨率图案，找到能分辨的最小分辨率的分辨率图案。

更进一步地，取靠近分辨率图案中心的多列计算对比度求平均值，作为该分辨率图案的对比度。

本发明提出一种微光夜视仪分辨率自动检测装置，包括：光源、分辨率靶板、平行光管物镜、图像采集系统和分辨率识别系统；

分辨率靶板上包括至少三根直线定位线，所有定位线中，至少一根定位线与其余定位线不平行，定位线或定位线的延长线不能相交于同一点；分辨率靶板上设有多个判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案，定位线与分辨率图案无接触；分辨率图案的刻线和定位线透光，其余部分不透光；

分辨率靶板、平行光管物镜、图像采集系统依次设置在光源的出射光路上，分辨率靶板安置于平行光管物镜一侧焦平面上；被测微光夜视仪设置在平行光管物镜和图像采集系统之间；图像采集系统连接分辨率识别系统；

光源照明安置于平行光管物镜焦平面上的分辨率靶板，分辨率靶板的图像从平行光管物镜出射并经过微光夜视仪，从微光夜视仪出射的图像由图像采集系统接收并完成采集；分辨率识别系统对接收到的图像进行处理并自动输出分辨率判读结果。

进一步地，分辨率识别系统中设有用于实现上述中任一项所述检测方法的软件。

进一步地，所述多根定位线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框；

或：

所述多根定位线长度各不相同，所述定位线或定位线的延长线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

本发明的优点在于：本发明实现对微光夜视仪分辨率的自动检测，避免了由于人眼差异及检测疲劳等主观因素带来的检测结果不一致的情况。分辨率靶板可采用正方形的四条边线进行定位，同时确定了分辨率图案的相对位置、尺寸及倾斜角度，减小了分辨率计算时的误差。为了排除分辨率图案区域的像素对定位精度的影响，首先对图像进行二值化，继而做闭运算使分辨率图案区域闭合为一块，再做开运算去除定位线，最后将闭运算结果减去开运算后的结果，获取仅含定位线的图像。对该图像使用hough变换来获取直线定位线，相比于检测直线边缘的方法，避免了由于曝光时间不同导致线宽不同给定位带来的误差。

附图说明

图1为本发明的检测装置示意图。

图2为本发明的实施例一分辨率靶板示意图。

图3为本发明的实施例一采集到的图像示意图。

图4为本发明的实施例一采集图像闭运算结果示意图。

图5为本发明的实施例一图像开运算结果示意图。

图6为本发明的实施例一图像闭运算结果减去开运算结果示意图。

图7为本发明的实施例二分辨率靶板示意图。

图8为本发明的实施例二采集到的图像示意图。

图9为本发明的实施例二采集图像闭运算结果示意图。

图10为本发明的实施例二图像开运算结果示意图。

图11为本发明的实施例二图像闭运算结果减去开运算结果示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一。

本发明提出一种微光夜视仪分辨率自动检测方法，其依赖于图1所示的装置实现。

图1中，一种微光夜视仪分辨率自动检测装置，包括：光源1、分辨率靶板2、平行光管物镜3、图像采集系统5和分辨率识别系统6；

本实施例的分辨率靶板2如图2所示，包括四根定位线201，所述定位线201围成正方形边框；在定位线围成的边框内设有多个用于判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案202；分辨率靶板2采用玻璃基片制作，其上镀膜，保持分辨率图案202的刻线和定位线201透光，其余部分不透光；

定位线201为直线，至少三根，本例中定位线201可以围成图2中的正方形边框，也可以围成长方形边框或正三角形边框。定位线201最低要求是，所述定位线至少一根定位线与其余定位线不平行；定位线或定位线的延长线不能相交于同一点，定位线与分辨率图案无接触。

各分辨率靶板2可以位于定位线围成的边框内，也可以在边框外(虽然这种情况不是最佳)。

分辨率靶板2、平行光管物镜3、图像采集系统5依次设置在光源1的出射光路上，分辨率靶板2安置于平行光管物镜3一侧焦平面上；被测微光夜视仪4设置在平行光管物镜3和图像采集系统5之间；图像采集系统5连接分辨率识别系统6；

光源1照明安置于平行光管物镜焦平面上的分辨率靶板2，分辨率靶板2的图像从平行光管物镜3出射并经过微光夜视仪4，从微光夜视仪4出射的图像由图像采集系统5接收并完成采集；分辨率识别系统6对接收到的图像进行处理并自动输出分辨率判读结果。

平行光管物镜3采用光源1进行照明，光源1采用微光光源；平行光管物镜3的焦距为500mm。

图像采集系统5包括镜头和CMOS成像器件等。分辨率识别系统6包括硬件和软件两部分，硬件为电脑，软件用于对采集的图像进行处理，实现微光夜视仪分辨率自动检测方法。

从平行光管物镜3中出射的光经过微光夜视仪4后被图像采集系统5所采集，从而获得含有分辨率信息的图像，如图3所示。由于微光夜视仪4的放大率有可能一定程度偏离标准值，且分辨率图案的位置也会一定程度偏离图像中心，需要使用定位线确定分辨率靶板图案的相对位置。采用hough变换对定位线进行直线检测来定位，由于hough变换将会用到图案中所有亮像素，复杂的分辨率图案区域会给hough变换的定位精度带来影响。为了提高定位精度，采取以下方法：首先将采集得到的图像进行二值化；再对图像进行闭运算，将所有分辨率图案连成一片；然后对图像进行开运算，去除定位线201；最后将闭运算获取图像的结果减去开运算的结果，获得仅含有正方形边框定位线的图像；其优势在于在定位线长度不是很长的情况下仍然可以排除分辨率图案区域像素对定位的干扰，提高定位精度。图像变换效果见附图3～附图6所示。

对处理后的仅含定位线的图像进行hough变换来检测正方形边框四条边线(该四条边线就是本例中的定位线)。由于直线具有方向性，根据四条直线在图像中的位置即可确定每个分辨率图案的中心位置及分辨率图案的倾斜方向。根据直线间的距离可以确定分辨率图案的在图中的相对大小。即相当于构建了一个直角坐标系，正方形边框的四条边线确定了坐标系轴的方向、原点位置及比例标度，而且分辨率图案在该坐标系中的坐标在分辨率靶板设计时已经确定。因此用这四条直线边线就基本上完成了分辨率图案在图像中位置、方向及大小的确定。

分辨率的判定采用瑞利判据作为基础。取出图像中分辨率图案的部分，求取垂直于分辨率图案中刻线的方向上一列像素中灰度值的最大值Imax和最小值Imin，根据此最大值和最小值计算对比度V：

$V=\frac{I_{max}-I_{min}}{I_{max}+I_{min}}---\left(1\right)$

为了消除图像噪声带来的误差，可取靠近分辨率图案中心的多列计算对比度求平均值，作为该分辨率图案的对比度。

瑞利判据规定，对于两个亮点所成的衍射像，当两衍射斑之间的最小光强是最大光强的73.5％时，认为恰好能分辨这两个点，根据对比度计算公式(1)可得对比度阈值V_thr；

$V_{thr}=\frac{1-73.5\%}{1+73.5\%}=0.153$

因此，在分辨率识别系统6中，通过程序判断，当V大于对比度阈值V_thr时，认为能够分辨该分辨率图案，当V小于对比度阈值V_thr时，认为不能分辨该分辨率图案；对于所有的分辨率图案，找到大于对比度阈值的最小对比度值对应的分辨率图案，该分辨率图案对应的分辨率值即为夜视仪分辨率。

上述微光夜视仪分辨率自动检测方法，通过图像采集系统获取图像后，根据图像上正方形边框定位线来确定分辨率图案的相对位置、角度方向及相对大小，保证了在图像有一定角度倾斜的情况下仍能够准确定位，继而准确判读图像的分辨率信息。

由于hough变换定位时会用到图像中所有亮的像素点，为了提高定位精度，根据分辨率靶板结构，先采用闭运算，使分辨率图案区域连成一个整体，再采用开运算去除正方形定位线，最后将闭运算的结果与开运算结果相减，获得仅含定位线的图像，对该图像进行hough变换获取直线定位线位置用以定位，避免了分辨率图案像素带来的定位误差。

实施例二。

实施例一中的分辨率靶板2上的正方形定位线较为简单易实现，但存在一个应用上的小问题，即分辨率靶板2沿光轴相对于平行光管物镜3的旋转角度不能超过45度，否则会导致定位问题，这就需要微光夜视仪检测时，操作人员注意分辨率靶板2尽可能放置准确。

实施例二提出了一种不同于实施例一的分辨率靶板，如图7所示，四根定位线201长度各不相同，所述定位线至少一根定位线与其余定位线不平行；定位线或定位线的延长线不能相交于同一点，定位线与分辨率图案无接触。

可选地，定位线或定位线的延长线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

采用实施例二的分辨率靶板2，分辨率靶板2沿光轴相对于平行光管物镜3的旋转角度不受限制。

实施例二的微光夜视仪分辨率自动检测方法同实施例一，不再赘述，各步骤的示意图参见图8～11。

Claims (10)

1.一种微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤S1，采集分辨率靶板在光照下经过微光夜视仪的图像；所述分辨率靶板上设有定位线和多个用于判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案；定位线为直线，至少三根，所述定位线至少一根定位线与其余定位线不平行；定位线或定位线的延长线不能相交于同一点，定位线与分辨率图案无接触；

步骤S2，根据采集图像中的定位线，检测定位线实现定位并建立图像的坐标系；确定各分辨率图案在图像坐标系中的位置、方向和大小；

步骤S3，对采集图像的原图中的分辨率图案，计算对比度，并与对比度阈值进行比较，找到大于对比度阈值的最小对比度值对应的分辨率图案，该分辨率图案对应的分辨率值即为夜视仪分辨率。

2.如权利要求1所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

所述多根定位线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

3.如权利要求1所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

所述多根定位线长度各不相同。

4.如权利要求3所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

所述定位线或定位线的延长线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。

5.如权利要求1所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

步骤S2中，具体采用hough变换对定位线进行直线检测来定位：

首先将采集得到的图像进行二值化；再对图像进行闭运算，将所有分辨率图案连成一片；然后对图像进行开运算，去除定位线；最后将闭运算获取图像的结果减去开运算的结果，获得仅含有定位线的图像；

对仅含定位线的图像进行hough变换来检测获取定位线；

利用获得的定位线，确定坐标系轴的方向、原点位置及比例标度。

6.如权利要求1所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

步骤S3中，具体包括：

取出图像中分辨率图案的部分，求取垂直于分辨率图案中刻线的方向上一列像素中灰度值的最大值Imax和最小值Imin，根据此最大值和最小值计算对比度V：

$V=\frac{I_{max}-I_{min}}{I_{max}+I_{min}}---\left(1\right)$

当V大于对比度阈值V_thr时，认为能够分辨该分辨率图案，当V小于对比度阈值V_thr时，认为不能分辨该分辨率图案；对于所有的分辨率图案，找到能分辨的最小分辨率的分辨率图案。

7.如权利要6所述的微光夜视仪分辨率自动检测方法，其特征在于：

取靠近分辨率图案中心的多列计算对比度求平均值，作为该分辨率图案的对比度。

8.一种微光夜视仪分辨率自动检测装置，其特征在于，包括：光源(1)、分辨率靶板(2)、平行光管物镜(3)、图像采集系统(5)和分辨率识别系统(6)；

分辨率靶板(2)上包括至少三根直线定位线(201)，所有定位线中，至少一根定位线与其余定位线不平行，定位线或定位线的延长线不能相交于同一点；分辨率靶板(2)上设有多个判断微光夜视仪分辨率值的分辨率图案(202)，定位线(201)与分辨率图案(202)无接触；分辨率图案(202)的刻线和定位线(201)透光，其余部分不透光；

分辨率靶板(2)、平行光管物镜(3)、图像采集系统(5)依次设置在光源(1)的出射光路上，分辨率靶板(2)安置于平行光管物镜(3)一侧焦平面上；被测微光夜视仪(4)设置在平行光管物镜(3)和图像采集系统(5)之间；图像采集系统(5)连接分辨率识别系统(6)；

光源(1)照明安置于平行光管物镜焦平面上的分辨率靶板(2)，分辨率靶板(2)的图像从平行光管物镜(3)出射并经过微光夜视仪(4)，从微光夜视仪(4)出射的图像由图像采集系统(5)接收并完成采集；分辨率识别系统(6)对接收到的图像进行处理并自动输出分辨率判读结果。

9.如权利要求8所述的微光夜视仪分辨率自动检测装置，其特征在于：

分辨率识别系统(6)中设有用于实现如权利要求1～7中任一项所述检测方法的软件。

10.如权利要求8所述的微光夜视仪分辨率自动检测装置，其特征在于：

所述多根定位线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框；

或：

所述多根定位线长度各不相同，所述定位线或定位线的延长线围成正方形边框，或长方形边框或正三角形边框。