CN108200424B - 一种用于多个tdi ccd探测器视轴对中的调试方法及系统 - Google Patents

一种用于多个tdi ccd探测器视轴对中的调试方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明解决的技术问题是提供一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法及系统，属于视轴调试技术领域，为一种简单快捷高效的多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法和系统，其利用软件测试灰度值将星点靶标像的信息进行读取，通过图像采集直接反映出TDI CCD探测器视轴位置，将各个探测器的位置调准。该方法和系统能够使得成像质量得到保证，多谱段多探测器图像融合满足系统成像要求。

Description

一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法及系统
技术领域
本发明属于视轴调试技术领域，涉及一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法。
背景技术
某型高分辨红外成像系统采用多个TDI CCD长线列器件，以此达到多谱段成像效果。TDI CCD是一种特殊的线阵CCD器件，其利用时间延迟积分技术，通过TDI CCD的多级光敏元对运动的同一目标多次积分，可在低照度条件下获得高灵敏度、高分辨率的图像。为保证多谱段的成像融合，多个探测器视轴的一致性必须一致，否则各探测器位置出现偏移，容易造成各探测器图像扭曲、倾斜，在图像融合时易导致有效成像区域较小，无效区域增大等，因此多个TDI CCD探测器视轴对中则十分关键。
发明内容
针对现应用需求，本发明解决的技术问题是提供一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法。为一种简单快捷高效的多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特点是利用软件测试灰度值将星点靶标像的信息进行读取，通过图像采集直接反映出TDICCD探测器视轴位置，将各个探测器的位置调准。
本发明的技术方案是:一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统，包括光电综合测试系统、成像系统、第一经纬仪、第二经纬仪、图像显示器；所述的光电综合测试系统由平行光管、靶标、光源组成；其能够选择不同尺寸的靶标，以及选择相对应不同谱段探测器的光源；光源经不同尺寸的靶标后，通过平行光管出射平行光，形成不同尺寸的靶标像；能够针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器选择不同尺寸的靶标；所述的第一经纬仪、第二经纬仪用于使成像系统与光电综合测试系统的光轴对准；所述的成像系统包括TDI CCD探测器、与探测器匹配的光学系统；光学系统、TDI CCD探测器为待调试对象，TDI CCD探测器为多个；还包括图像采集系统，图像采集系统用于实时采集TDI CCD探测器的图像输出给图像显示器进行显示，还包括待调试成像系统设备，所述的待调试成像系统装置设备包括光学气浮平台、二维转台工装、与成像系统光轴平行的平面反射镜、与成像系统光轴垂直的平面反射镜；所述的二维转台工装使成像系统中的TDI CCD探测器进行俯仰、方位二维方向的转动；成像系统安装于二维转台工装上；二维转台工装位于气浮光学平台之上。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统，其特征在于，所述的光电综合测试系统还包括操控计算机；通过操控计算机选择不同尺寸的靶标，设置不同谱段的TDI CCD探测器相应的光源。
一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，该方法包括下述步骤：
步骤一、待调焦的多个TDI CCD探测器的成像系统与光电综合测试系统的光轴对准；
步骤二、实时采集成像系统的成像图像，实时显示面阵模式下TDI CCD探测器的图像；
步骤三、设置光电综合测试系统，针对不同谱段的TDI CCD探测器设置相应的光源，针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器设置相应的星点靶标；
步骤四、对待调焦的TDI CCD探测器进行焦面调试，具体内容如下：
S41将多个探测器中的任意一个待TDI CCD探测器做为待调试探测器，将其设置为面阵模式；
S42打开光源、选取相应星点靶标，观察采集到的图像，从图像确定中间条纹代表的像元所在探测器器件中的位置坐标；
S43根据图像位置，将TDI CCD探测器器件沿光轴垂直方向即探测器的线列方向进行移动调试，即将中间条纹调节到某个确定的位置，该位置对应到TDI CCD探测器器件线列像元数的中间位置；
S44按上述S41～S43步骤，将余下各TDI CCD探测器调试至使：各个TDI CCD探测器的对应图像中的中间条纹均调至到某个确定的位置，该位置对应到各中间条纹图像对应的TDI CCD探测器器件线列像元数的中间位置；
所述的光电综合测试用于针对不同谱段的TDI CCD探测器设置相应的光源，针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器设置相应的星点靶标；所述的成像系统包括TDI CCD探测器与探测器匹配的光学系统。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤一中的成像系统与光电综合测试系统的光轴对准具体步骤如下：
S11：成像系统与光电综合测试系统进行粗对准，将成像系统的入光口对准光电综合测试系统的出光口；
S12：将第一台经纬仪置于光电综合测试系统1和成像系统中间；第一经纬仪先瞄准光电综合测试系统中平行光管；第一经纬仪水平值清零，然后第一经纬仪水平旋转后对准与成像系统光轴垂直的平面反射镜9；将光电综合测试系统和成像系统二者的光轴调水平；
S13：将第二台经纬仪瞄准成像系统俯仰轴的基准镜，将成像系统俯仰轴系调水平；
S14：重复上述两个步骤，待光电综合测试系统和成像系统的光轴对准后，将第一经纬仪、第二经纬仪撤去。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤三的具体内容为：设置光电综合测试系统，选取的光电综合测试系统的星点靶标像覆盖TDI CCD探测器的级数。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤一中的S11的具体内容为将成像系统安装于上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统的二维转台工装上，二维转台工装可使成像系统中的TDI CCD探测器进行俯仰、方位二维方向的转动，成像系统与光电综合测试系统进行粗对准，将成像系统的入光口对准光电综合测试系统的出光口。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，采用上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤二中，显示的图像中能够读取每个像元的16位灰度值N。
优选地，上述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，所述的中间条纹为5个条纹中的处于中间位置的条纹，即第3个条纹。
本发明的技术效果是：一种简便高效的多个TDI CCD视轴对中的调试方法，以达到上述成像目的，使得成像质量得到保证，多谱段多探测器图像融合满足系统成像要求。
附图说明
图1是本发明光电综合测试系统与(待调试)成像系统的光轴对准示意图。
图2是本发明待调试成像系统所在的待调试成像系统设备示意图。
图3是成像系统的电气连接示意图。
图4是本发明测试所要用到的光电综合测试系统示意图。
图5是本发明的多个TDI CCD探测器视轴对中调试意图。
图6是本发明利用图像采集卡采集的星点靶图像。
1－光电综合测试系统；2－待调试成像系统设备(为组件)；3－第一经纬仪；4－第二经纬仪；5－气浮光学平台；6－二维转台工装；7－(待调试)成像系统；8－与成像系统光轴平行的平面反射镜；9－与成像系统光轴垂直的平面反射镜；10－成像系统与采集显示设备；11－光学系统和探测器；12－电路连接系统；13－调试操控计算机(或者图像显示器)；15－平行光管；16－星点靶标；17－光源；18－光电综合测试系统操控计算机。
具体实时方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的方法进行介绍，其包含下列步骤：
步骤一、调试链路的搭建；待调试成像系统与光电综合测试系统的光轴对准；
步骤二、待调试成像系统与采集显示设备的连接。图像采集卡采集图像，通过操控计算机实时显示面阵模式下TDI CCD探测器的图像，能够读取每个像元的16位灰度值N；
步骤三、设置光电综合测试系统，将靶标位置调节至星点靶标；
步骤四、通过采集到的实时图像，对各个TDI CCD探测器的位置进行调节，使得各TDI CCD探测器的视轴对中。
该方法具体限定的步骤为：
根据步骤一，将待调试多个TDI CCD探测器的成像系统与光电综合测试系统的光轴对准，如图1、图2所示。
S11将成像系统安装于二维转台工装上，二维转台工装可使成像系统中的TDI CCD探测器进行俯仰、方位二维方向的转动，通过转动获得TDI CCD探测器上的不同像元位置。
S12成像系统与光电综合测试系统进行粗对准，将成像系统的入光口对准光电综合测试系统的出光口。光电综合测试系统由平行光管、靶标、光源，操控计算机组成。通过光电综合测试设备操控计算机可选择不同尺寸的靶标，也可以选择相对应不同谱段探测器的光源。光源经不同尺寸的靶标后，通过平行光管出射平行光，形成不同尺寸的靶标像。
S13将第一经纬仪置于光电综合测试系统1和光学系统中间。第一经纬仪先瞄准光电综合测试系统中平行光管；第一经纬仪水平值清零，然后第一经纬仪水平旋转后对准成像系统的基准镜；第一经纬仪对基准镜自准。看水平转角与180°相差多少，以此将将光电综合测试系统和光学系统二者的光轴调水平。第一经纬仪是测量水平角和竖直角的仪器，是根据测角原理设计的；第一基准镜为是与成像系统光轴垂直的平面反射镜。
S14将第二经纬仪瞄准成像系统俯仰轴的第二基准精，利用自准直原理，将成像系统俯仰轴系调水平。此第二基准镜是与成像系统光轴平行的平面反射镜。
S15通过是S13、S14两个步骤反复调节二维转台工装的高度，直至光电综合测试系统的光轴与成像系统的光轴、俯仰轴系均调水平为止。
S16待二者光轴对准后，将第一台、第二台经纬仪撤去。
根据步骤二，待调试成像系统与采集显示设备的连接，如图3所示。成像系统与图像采集系统连接。图像采集系统可实时采集图像，并将图像在调试操控计算机上显示。
根据步骤三，设置光电综合测试系统，如图4所示。可以通过光电综合测试系统操控计算机进行设置，针对不同谱段的TDI CCD探测器设置相应的光源，其光源覆盖范围从可见光至长波红外，同时还可针对不同像元尺寸的谱段的TDI CCD探测器设置相应的星点靶标，选取的星点靶标像需完全覆盖TDI CCD探测器的级数。
根据步骤四，对多个TDI CCD探测器进行视轴对中，如图5所示。
S41将多个探测器中的任意一个待TDI CCD探测器做为待调试探测器，将其设置为面阵模式；TDI CCD探测器的成像模式是指动态扫描成像，面阵模式是指静态扫描成像；
S42打开光源、选取相应星点靶标，观察(成像测试软件)采集到的图像，从图像中即可判读出中间条纹代表的像元所在探测器器件中的位置坐标，如图6所示；
S43根据图像位置，将TDI CCD探测器器件沿光轴垂直方向进行移动调试，即可将图6中所示中间条纹调试到TDI CCD探测器器件线列像元数的中间位置，此时，该TDI CCD探测器视轴已对中；
S44按上述S41～S43步骤，将余下各TDI CCD探测器调试至同样探测器器件的线列像元数中间位置；
S45当所采集的各个TDI CCD探测器的图像中的中间条纹均调至探测器器件的中间位置像元处，即多个TDI CCD探测器的视轴已对中。

Claims (9)

1.一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统，其特征在于，包括光电综合测试系统(1)、成像系统、第一经纬仪(3)、第二经纬仪(4)、图像显示器；
所述的光电综合测试系统由平行光管、靶标、光源组成；其能够选择不同尺寸的靶标，以及选择相对应不同谱段探测器的光源；光源经不同尺寸的靶标后，通过平行光管出射平行光，形成不同尺寸的靶标像；能够针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器选择不同尺寸的靶标；
所述的第一经纬仪、第二经纬仪用于使成像系统与光电综合测试系统的光轴对准；
所述的成像系统包括TDI CCD探测器、与探测器匹配的光学系统；光学系统、TDI CCD探测器为待调试对象，TDI CCD探测器为多个；
还包括图像采集系统，图像采集系统用于实时采集TDI CCD探测器的图像输出给图像显示器进行显示；
还包括待调试成像系统设备(2)，所述的待调试成像系统装置设备(2)包括光学气浮平台(5)、二维转台工装(6)、与成像系统光轴平行的平面反射镜(8)、与成像系统光轴垂直的平面反射镜(9)；所述的二维转台工装使成像系统中的TDI CCD探测器进行俯仰、方位二维方向的转动；成像系统安装于二维转台工装上；二维转台工装(6)位于气浮光学平台(5)之上。
2.根据权利要求1所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统，其特征在于，所述的光电综合测试系统还包括操控计算机；通过操控计算机选择不同尺寸的靶标，设置不同谱段的TDI CCD探测器相应的光源。
3.一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
步骤一、待调焦的多个TDI CCD探测器的成像系统与光电综合测试系统的光轴对准；
步骤二、实时采集成像系统的成像图像，实时显示面阵模式下TDI CCD探测器的图像；
步骤三、设置光电综合测试系统，针对不同谱段的TDI CCD探测器设置相应的光源，针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器设置相应的星点靶标；
步骤四、对待调焦的TDI CCD探测器进行焦面调试，具体内容如下：
S41将多个探测器中的任意一个待TDI CCD探测器做为待调试探测器，将其设置为面阵模式；
S42打开光源、选取相应星点靶标，观察采集到的图像，从图像确定中间条纹代表的像元所在探测器器件中的位置坐标；
S43根据图像位置，将TDI CCD探测器器件沿光轴垂直方向即探测器的线列方向进行移动调试，即将中间条纹调节到某个确定的位置，该位置对应到TDI CCD探测器器件线列像元数的中间位置；
S44按上述S41～S43步骤，将余下各TDI CCD探测器调试至使：各个TDI CCD探测器的对应图像中的中间条纹均调至到某个确定的位置，该位置对应到各中间条纹图像对应的TDICCD探测器器件线列像元数的中间位置；
所述的光电综合测试系统用于针对不同谱段的TDI CCD探测器设置相应的光源，针对不同像元尺寸的TDI CCD探测器设置相应的星点靶标；所述的成像系统包括TDI CCD探测器与探测器匹配的光学系统。
4.根据权利要求3所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤一中的成像系统与光电综合测试系统的光轴对准具体步骤如下：
S11：成像系统与光电综合测试系统进行粗对准，将成像系统的入光口对准光电综合测试系统的出光口；
S12：将第一台经纬仪置于光电综合测试系统1和成像系统中间；第一经纬仪先瞄准光电综合测试系统中平行光管；第一经纬仪水平值清零，然后第一经纬仪水平旋转后对准与成像系统光轴垂直的平面反射镜(9)；将光电综合测试系统和成像系统二者的光轴调水平；
S13：将第二台经纬仪瞄准成像系统俯仰轴的基准镜，将成像系统俯仰轴系调水平；
S14：重复上述两个步骤，待光电综合测试系统和成像系统的光轴对准后，将第一经纬仪、第二经纬仪撤去。
5.根据权利要求3所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤三的具体内容为：设置光电综合测试系统，选取的光电综合测试系统的星点靶标像覆盖TDI CCD探测器的级数。
6.根据权利要求4所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤一中的S11的具体内容为将成像系统安装于权利要求1所述的一种用于多个TDICCD探测器视轴对中的调试系统的二维转台工装上，二维转台工装可使成像系统中的TDICCD探测器进行俯仰、方位二维方向的转动，成像系统与光电综合测试系统进行粗对准，将成像系统的入光口对准光电综合测试系统的出光口。
7.根据权利要求3所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，采用权利要求1、2任一所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试系统。
8.根据权利要求3所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，步骤二中，显示的图像中能够读取每个像元的16位灰度值N。
9.根据权利要求3所述的一种用于多个TDI CCD探测器视轴对中的调试方法，其特征在于，所述的中间条纹为5个条纹中的处于中间位置的条纹，即第3个条纹。
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