CN109579790A - 一种航空线阵相机成像功能地面检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例中提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置及方法。该检测装置包括用于作为检测装置的电源的可调直流电源，用于提供检测装置的控制信号的信号发生器，用于作为检测装置的光源信号的光源，继电器的输入端与可调直流电源连接，继电器的控制信号端与信号发生器连接，继电器的输出端与光源连接；继电器根据信号发生器的控制信号来决定是否接通可调直流电源与光源；设置于光源的正上方的磨砂玻璃，待检测的航空线阵相机的成像窗口位于磨砂玻璃的正上方；与待检测的航空线阵相机连接的相机控制仪，用于控制所述待检测的航空线阵相机的成像过程及采集图像数据。该检测方法及装置能够在地面检测航空线阵相机成像功能的正确性。

Description

一种航空线阵相机成像功能地面检测方法和装置

技术领域

本发明涉及航空航天成像的技术领域，具体涉及一种航空线阵相机成像功能地面检测方法及相应的检测装置。

背景技术

线阵相机在航空航天遥感侦察领域有着广泛应用。线阵相机挂装到载机任务仓以后，在执行遥感侦察任务前，通常需要在地面对线阵相机成像功能正确性进行检测，以确定线阵相机当前成像功能及数据链路是否正常，确保遥感侦察任务能够有效执行。线阵相机在执行成像功能地面检测过程当中，线阵相机以航空工作模式成像，线阵探测器焦面通常置于一倍焦距附近，对应物距大于千米。线阵相机挂载到载机任务仓后，在地面工作在航空工作模式时只能对载机下方地面景物成像。线阵相机与载机下方地面景物距离通常小于三米，此时线阵相机严重离焦，无法辨识线阵相机输出图像中景物，不能判断成像功能正确性。采用点光源照射线阵相机成像窗口进行地面成像功能测试时，线阵相机会输出带有光斑的图像，但图像中光斑大小和形状无法预设，不能判断成像功能正确性。目前缺少航空线阵相机挂装到载机任务仓后，在地面进行成像功能地面检测的有效方法。

针对现有技术中缺少在线阵相机挂装到载机任务仓后，在地面无法进行成像功能地面检测的问题，急需一种能够在地面检测航空线阵相机成像功能的方法及装置。

发明内容

针对现有技术中缺少在线阵相机挂装到载机任务仓后，在地面无法进行成像功能地面检测的问题，本发明实施例提供一种能够在地面检测航空线阵相机成像功能的方法及装置。本发明实施例的航空线阵相机成像功能地面检测方法及装置通过检测线阵相机对以一定频率开关的面光源成像过程中，输出图像列方向条纹频率数来确定相机成像功能正确性，具有操作简单、易于实施、设备体积小的优点。

该航空线阵相机成像功能地面检测装置的具体方案如下：一种航空线阵相机成像功能地面检测装置包括：可调直流电源，用于作为所述检测装置的电源；信号发生器，用于提供所述检测装置的控制信号；光源，用于作为所述检测装置的光源信号；继电器，所述继电器的输入端与所述可调直流电源连接，所述继电器的控制信号端与所述信号发生器连接，所述继电器的输出端与所述光源连接；所述继电器根据所述信号发生器的控制信号来决定是否接通所述可调直流电源与所述光源；磨砂玻璃，设置于所述光源的正上方；待检测的航空线阵相机的成像窗口位于所述磨砂玻璃的正上方；相机控制仪，与所述待检测的航空线阵相机连接，用于控制所述待检测的航空线阵相机的成像过程及采集图像数据。

优选地，所述光源为LED光源。

优选地，所述信号发生器所产生的控制信号波形为方波。

优选地，所述光源与所述磨砂玻璃中心的距离大于300毫米。

优选地，所述光源和磨砂玻璃所形成的面光源覆盖线阵相机的入瞳。

优选地，所述磨砂玻璃的双面粗糙度为6.4。

本发明实施例还提供一种应用上述所述的任意一种航空线阵相机成像功能地面检测装置的检测方法。该航空线阵相机成像功能地面检测方法的具体技术方案为如下：检测方法包括步骤S1：利用相机控制仪开启线阵相机，并控制线阵相机正常成像和读取输出图像的灰度均值；步骤S2：调节可调节直流电源的输出电压和输出电流，使得磨砂玻璃所形成的面光源的照度达到所述线阵相机成像的照度要求；步骤S3：利用相机控制仪读取线阵相机的成像级数和行频，根据预设公式计算面光源的开关频率，并设置信号发生器以所述开关频率输出方波信号；步骤S4：利用相机控制仪控制线阵相机对面光源成像并读取图像数据，根据所述图像数据判断线阵相机的成像功能是否正确。

优选地，所述步骤S3和步骤S4的具体内容包括：读取线阵相机行频f_L、级数N，计算曝光时间t_E＝N/f_L；根据传递函数公式MTF(f_S)，选择图像亮暗变化频率使得设置信号发生器的输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_A行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_A，计算列方向黑白条纹频率f_A＝L_A/(C_A·f_L)；选择使得且设置波形发生器输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_B行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_B，计算列方向黑白条纹频率f_B＝L_B/(C_B·f_L)；且时，判断线阵相机的成像功能正确。

优选地，所述传递函数公式的表达式为：

其中，f_S为面光源开关频率，f_L为线阵相机在成像过程中的行频，t_E为线阵相机在成像过程中的曝光时间，t_E＝N/f_L，N为线阵相机在成像过程中的级数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，通过信号发生器提供控制信号来控制继电器是否连通光源和电源，信号发生器所提供的控制信号为方波信号，从而使得线阵相机对面光源的成像时输出图像为亮暗条纹，将亮暗条纹频率与面光源的开关频率进行比较，可以判断线阵相机的成像功能的正确性。本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法通过检测线阵相机对以一定频率开关的面光源成像过程中，输出图像列方向条纹频率数来确定相机成像功能正确性。本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法和检测装置不仅有效地解决了现有技术中缺少在线阵相机挂装到载机任务仓后，在地面无法进行成像功能地面检测的问题，还具有操作简单、易于实施、设备体积小的优点。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的线阵相机对开关面光源成像过程示意图的示意图；

图3为本发明实施例中提供的线阵相机输出图像的示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法的结构示意图。

附图标记说明：

100、检测装置 1、线阵相机 2、成像窗口

3、磨砂玻璃 4、光源 5、继电器

6、信号发生器 7、可调直流电源 8、相机控制仪

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明实施例中提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置的结构示意图。在该实施例中，该航空线阵相机成像功能地面检测装置100包括用于作为检测装置的电源的可调直流电源7，用于提供检测装置的控制信号是信号发生器6，用于作为检测装置的光源信号的光源4，继电器5，继电器5的输入端与可调直流电源7连接，继电器5的控制信号端与信号发生器6连接，继电器5的输出端与光源4连接；继电器5根据信号发生器6的控制信号来决定是否接通可调直流电源7与光源4；设置于光源4的正上方的磨砂玻璃4，待检测的航空线阵相机1的成像窗口2位于磨砂玻璃3的正上方；与待检测的航空线阵相机1连接的相机控制仪8，用于控制所述待检测的航空线阵相机的成像过程及采集图像数据。

在该实施例中，光源4为LED光源。光源4与磨砂玻璃3中心的距离大于300毫米。磨砂玻璃3的双面粗糙度为6.4。光源4和磨砂玻璃3形成的面光源，即利用LED光源照射磨砂玻璃形成面光源。在该实施例中，面光源覆盖线阵相机1的入瞳，即面光源光线充满线阵相机入瞳。信号发生器6所产生的控制信号波形为方波，频率为100hz。可调直流电源7的输出电压为30V，输出电流为300mA。相机控制仪8具体可以采用通用计算机。

在一具体实施例中，检测装置100中的各个硬件的具体型号及类型可以采用下列方案。磨砂玻璃3采用长春奥普光电公司生产的规格为500mm×500mm×2mm、双面粗糙度为6.4的磨砂玻璃。LED光源4采用OSRAM公司生产的ILR-ON10-NUWH-SC201型、发散角为80度的集束光源。继电器5为陕西群力电工有限公司生产的JGC-5112M型固态继电器。信号发生器6为杭州均测仪器仪表有限公司生的JDS6600信号发生器。可调直流电源7为ITECH公司生产的IT6720型电压、电流可调整直流电源。相机控制仪8为与待检测线阵相机1配套的相机控制仪，用于相机成像过程控制及图像数据采集。

在该实施例中，检测装置100利用LED光源照射磨砂玻璃形成面光源；将面光源放置在待测检线阵相机的窗口前附近，使得面光源光线充满线阵相机入瞳；利用信号发生器产生一定频率方波信号，将方波信号作为继电器开关控制信号；利用可调直流电源为LED光源供电，通过继电器控制可调直流电源输出电源的开关频率，产生以信号发生器输出方波信号频率开关的面光源；操作相机对面光源成像，得到用于检测的图像数据；通过图像数据来判断是否成像正确。

本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，通过信号发生器提供控制信号来控制继电器是否连通光源和电源，信号发生器所提供的控制信号为方波信号，从而使得线阵相机对面光源的成像时输出图像为亮暗条纹，将亮暗条纹频率与面光源的开关频率进行比较，可以判断线阵相机的成像功能的正确性。

如图4所示，本发明实施例中提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法的结构示意图。在该实施例中，一种航空线阵相机成像功能地面检测方法包括四个步骤，每个步骤中的具体内容如下所述。

步骤S1：利用相机控制仪开启线阵相机，并控制线阵相机正常成像和读取输出图像的灰度均值。

步骤S2：调节可调节直流电源的输出电压和输出电流，使得磨砂玻璃所形成的面光源的照度达到所述线阵相机成像的照度要求。

步骤S3：利用相机控制仪读取线阵相机的成像级数和行频，根据预设公式计算面光源的开关频率，并设置信号发生器以所述开关频率输出方波信号。

步骤S4：利用相机控制仪控制线阵相机对面光源成像并读取图像数据，根据所述图像数据来判断线阵相机的成像功能是否正确。

其中，步骤S3和步骤S4的具体内容包括：

步骤T1：读取线阵相机行频f_L、级数N，计算曝光时间t_E＝N/f_L。假设面光源的开关频率为f_S，将面光源放置在线阵相机入瞳处，面光源完全覆盖相机入瞳。线阵相机对面光源的成像过程及输出图像灰度逐行变化情况如图2所示。如图3所示，线阵相机的输出图像在列方向灰度呈周期变化。

步骤T2：根据传递函数公式MTF(f_S)，选择图像亮暗变化频率使得传递函数公式的表达式如公式1所示：

其中，f_S为面光源开关频率，f_L为线阵相机在成像过程中的行频，N为线阵相机在成像过程中的级数，t_E为线阵相机在成像过程中的曝光时间，t_E＝N/f_L。

公式1右侧第一括号内算式为曝光时间产生的传递函数，第二括号内算式为线阵行周期对应的传递函数。根据公式1可知，线阵相机输出图像亮暗条纹变化频率与面光源开关频率相同。为能够可靠确定图像亮暗变化频率，要求面光源开关频率f_S满足MTF(f_S)>0.6。

步骤T3：设置信号发生器的输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_A行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_A，计算列方向黑白条纹频率f_A＝L_A/(C_A·f_L)。

步骤T4：选择使得且

步骤T5：设置波形发生器输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_B行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_B，计算列方向黑白条纹频率f_B＝L_B/(C_B·f_L)。

步骤T6：且时，判断线阵相机的成像功能正确。

本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法通过检测线阵相机对以一定频率开关的面光源成像过程中，输出图像列方向条纹频率数来确定相机成像功能正确性。

本发明实施例所提供的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法和检测装置不仅有效地解决了现有技术中缺少在线阵相机挂装到载机任务仓后，在地面无法进行成像功能地面检测的问题，还具有操作简单、易于实施、设备体积小的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

可调直流电源，用于作为所述检测装置的电源；

信号发生器，用于提供所述检测装置的控制信号；

光源，用于作为所述检测装置的光源信号；

继电器，所述继电器的输入端与所述可调直流电源连接，所述继电器的控制信号端与所述信号发生器连接，所述继电器的输出端与所述光源连接；所述继电器根据所述信号发生器的控制信号来决定是否接通所述可调直流电源与所述光源；

磨砂玻璃，设置于所述光源的正上方；待检测的航空线阵相机的成像窗口位于所述磨砂玻璃的正上方；

相机控制仪，与所述待检测的航空线阵相机连接，用于控制所述待检测的航空线阵相机的成像过程及采集图像数据。

2.根据权利要求1所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述光源为LED光源。

3.根据权利要求1所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述信号发生器所产生的控制信号波形为方波。

4.根据权利要求1所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述光源与所述磨砂玻璃中心的距离大于300毫米。

5.根据权利要求1所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述光源和磨砂玻璃所形成的面光源覆盖线阵相机的入瞳。

6.根据权利要求1所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测装置，其特征在于，所述磨砂玻璃的双面粗糙度为6.4。

7.一种应用权利要求1至6中任意一种航空线阵相机成像功能地面检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

步骤S1：利用相机控制仪开启线阵相机，并控制线阵相机正常成像和读取输出图像的灰度均值；

步骤S2：调节可调节直流电源的输出电压和输出电流，使得磨砂玻璃所形成的面光源的照度达到所述线阵相机成像的照度要求；

步骤S3：利用相机控制仪读取线阵相机的成像级数和行频，根据预设公式计算面光源的开关频率，并设置信号发生器以所述开关频率输出方波信号；

步骤S4：利用相机控制仪控制线阵相机对面光源成像并读取图像数据，根据所述图像数据来判断线阵相机的成像功能是否正确。

8.根据权利要求7所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4的具体内容包括：

读取线阵相机行频f_L、级数N，计算曝光时间t_E＝N/f_L；

根据传递函数公式MTF(f_S)，选择图像亮暗变化频率使得

设置信号发生器的输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_A行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_A，计算列方向黑白条纹频率f_A＝L_A/(C_A·f_L)；选择使得且

设置波形发生器输出频率为线阵相机对面光源成像，载取L_B行图像数据，读取图像数据中列方向黑白条纹组数C_B，计算列方向黑白条纹频率f_B＝L_B/(C_B·f_L)；

且时，判断线阵相机的成像功能正确。

9.根据权利要求7所述的一种航空线阵相机成像功能地面检测方法，其特征在于，所述传递函数公式的表达式为：

其中，f_S为面光源开关频率，f_L为线阵相机在成像过程中的行频，t_E为线阵相机在成像过程中的曝光时间，t_E＝N/f_L，N为线阵相机在成像过程中的级数。