CN109612690A - 感光芯片不同入射角响应度测量装置及测量方法 - Google Patents

感光芯片不同入射角响应度测量装置及测量方法 Download PDF

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唐锋
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Abstract

一种感光芯片不同入射角响应度的测量装置及测量方法，测量装置包括准直激光器、光衰减器、带感光芯片相机、旋转位移台。采用上述测量装置测量待测感光芯片不同入射角的响应度。本发明具有结构简单，易实现的特点，能快速有效的测量感光芯片在接收来自不同方向不同入射角的光束的响应度。

Description

感光芯片不同入射角响应度测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于数字图像处理技术领域，特别是一种感光芯片不同入射角响应度的测量装置及测量方法。
背景技术
在新型光电传感器中，感光芯片(包括CCD芯片和CMOS芯片)由于本身具有良好的光电和机械特性，在干涉测量、机器人视觉、目标跟踪和工业检测等领域中得到广泛应用。特别在高精度测量中作为图像采集器件是其不可或缺的组成部分，不同感光芯片在不同入射角度下的响应度会发生变化，这一现象会影响测量系统物镜设计和后续试验数据处理，所以需要对感光芯片在不同入射角情况下的响应度进行定量测量。
目前有不同光照条件下CCD相机的响应度曲线的测定技术，比如先技术(文献(High Dynamic Range Imaging,E.Reinhard,G.Ward,S.Pattanaik and P.Debevec,Morgan Kaufmann Publishers，2005)中在第4.6.1章中提出)具体的实现方法如下所述:
1、把获得的曝光度不同的图片按亮度从亮到暗的顺序排列；
2、初始化小块列表，即从上述图像序列中的某一张图像中随机选取足够多的大小合适的小块，将这些小块存储于该小块列表中；
3、对小块列表筛选，筛选过程如下：
l)在所述的小块中随机选取一个像素点，如果该被选取的像素点的灰度值比所述小块所在图像之前的几张图像中对应处的像素点的灰度值大，则把该小块从小块列表中删除，否则保留；
2)计算该小块灰度值的方差或标准差，如果该小块的灰度值的方差或标准差超过预先设定的阈值,则把该小块从小块列表中删除，否则保留；
4、重复3，直到对小块列表中所有的小块完成上述的检测；
5、根据小块列表中剩下小块中的像素点，计算相机的响应曲线。
上述方法是用于测量与分析在不同光照条件下感光芯片的响应度，得到感光芯片响应度随光照度变化的规律。无法测量感光芯片在不同入射角照射情况下的响应度。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种感光芯片不同入射角响应度的测量装置及测量方法。该装置具有结构简单、易实现的优点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种感光芯片不同入射角响应度测量装置，其特点在于，包括准直激光器、光衰减器、带感光芯片的相机、旋转位移台；
所述的带有感光芯片的相机固定在所述的旋转位移台上，所述的准直激光器输出的准直光通过光衰减器衰减后，准直地照射在所述的带感光芯片的相机的感光芯片光敏面上。
所述的准直激光器是自由空间输出准直激光的器件，或由光纤激光器和准直镜构成。
所述的光衰减器是衰减片、或遮光片、或光纤衰减器。
利用所述的感光芯片不同入射角响应度测量装置测量感光芯片不同入射角响应度的方法，该方法包括下述步骤：
1)将待测的感光芯片置于所述的相机构成带有感光芯片的相机，调节所述的旋转位移台，使所述的准直激光器输出的准直光正入射所述的带有感光芯片的相机的感光芯片的光敏面；
2)调节所述的光衰减器，保证所述的准直光正入射相机的感光芯片时，所述的相机接收到的光强信号不会溢出，然后固定所述的光衰减器，使光束强度保持不变；
3)调节所述的旋转位移台使准直光束与所述的相机的感光芯片光敏面之间形成不同角度，设置N个采样测量角度，ai为采集第i幅图像时准直光束与感光芯片光敏面之间的夹角，i＝1、2、…、N，采集N幅图像；
4)用图像处理软件计算所采集到的图像，依次得到所述的N幅图像的最大像素值为X1、X2、…、XN；
5)所述的相机(3)经旋转台(4)旋转后与准直光束之间产生夹角为ai，ai≠90°时，其光敏面上旋转方向上的光斑会变长，导致采集到的像素最大值需要修正，修正的比例因子为K：K(ai)＝1/sin(ai)，i＝1、2、…、N；
则修正前的N幅图像的最大像素值为Xi，i＝1、2、…、N；
修正后的各值为：Yi＝K(ai)*Xi，i＝1、2、…、N；
6)修正数据经归一化再结合所对应的入射角度值，即可得到感应芯片不同入射角响应图。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明具有结构简单，易实现的特点，能快速有效的测量感光芯片在接收来自不同方向不同入射角的光束的响应度。
附图说明
图1是本发明感光芯片不同入射角响应度测量装置实施例的装置示意图。
图2是本发明光纤激光器输出发散光束，经准直镜准直的装置示意图。
图3是本发明感光芯片不同入射角响应度测量装置实施例的测量光路示意图。
图4是本发明实施例的测量结果图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的保护范围。
如图1所示，图1是本发明感光芯片不同入射角响应度测量装置实施例的装置示意图。由图可见，本发明感光芯片不同入射角响应度测量装置包括准直激光器1、光衰减器2、带感光芯片的相机3、旋转位移台4，所述的带有感光芯片的相机3固定在所述的旋转位移台4上，所述的准直激光器1输出的准直光通过光衰减器2衰减后，准直地入射至带感光芯片的相机3的感光芯片光敏面。
实施例：
所述的准直激光器1为自由空间输出激光器1，所述的带有感光芯片的相机3是将待测感光芯片选用CCD芯片并置于所述的相机3中构成，固定在旋转位移台4上。
本发明感光芯片不同入射角响应度测量装置测量感光芯片不同入射角响应度的方法，包括下述步骤：
1)将待测的感光芯片置于所述的相机3构成带有感光芯片的相机3，调节旋转位移台4使准直光正入射于感光芯片光敏面，选用的被测感光芯片包括四种CCD芯片：CCD芯片1、CCD芯片2、CCD芯片3、CCD芯片4，选用的旋转位移台4为二自由度可旋转位移台；
2)调节光衰减器2，保证准直光正入射相机的感光芯片时相机3接收到的光强信号不会溢出，固定光衰减器2使光束强度保持不变；
3)调节旋转位移台4使相机3的CCD芯片光敏面与准直光束之间形成不同角度，相机3经旋转后光束会偏离CCD芯片中心位置，再调节旋转位移台4使光束始终照射在相机3的CCD芯片的光敏面中心附近，设置采集角度a1＝10°、a2＝20°、…、a17＝170°，采样间隔为10°，每个采样角度采集一副图像，共采集17幅图像；
4)用Matlab图像处理软件计算所采集到的图像，得到每幅图的最大像素值X1、X2、…、XN；
5)旋转所述的旋转台4带动所述的相机3，使CCD芯片的光敏面与光束之间产生夹角ai，ai≠90°时，其光敏面上旋转方向上的光斑会变长，导致采集到的像素最大值需要修正，修正的比例因子为K：K(ai)＝1/sin(ai)，i＝1、2、…、17；
则修正前的N幅图像的最大像素值为Xi，i＝1、2、…、17；
修正后的各值为：Yi＝K(ai)*Xi，i＝1、2、…、17；
6)修正数据经过归一化再结合所对应的入射角度值，即可得到所述的CCD芯片不同入射角的响应度图，如图4所示，四幅图分别表是CCD1、CCD2、CCD3、CCD4芯片的响应度与入射角的关系。
本发明提供一种感光芯片不同入射角响应度测量装置及检测方法，可以快速有效的测量感光芯片在接收来自不同方向不同入射角光束的响应度，且该装置具有结构简单、易实现的优点。

Claims (4)

1.一种感光芯片不同入射角响应度的测量装置，其特征在于，包括准直激光器(1)、光衰减器(2)、带感光芯片的相机(3)、旋转位移台(4)，
所述的带有感光芯片的相机(3)是将待测的感光芯片置于所述的相机(3)构成的，所述的带有感光芯片的相机(3)固定在所述的旋转位移台(4)上，所述的准直激光器(1)输出的准直光通过光衰减器(2)衰减后，准直地入射至带感光芯片的相机(3)的感光芯片光敏面。
2.根据权利要求1所述的感光芯片不同入射角响应度测量装置，其特征在于，所述的准直激光器(1)是自由空间输出准直激光的器件，或由光纤激光器(5)和准直镜(6)构成。
3.根据权利要求1所述的感光芯片不同入射角响应度测量装置，其特征在于，所述的光衰减器(2)是衰减片、或遮光片、或光纤衰减器。
4.利用权利要求1所述的感光芯片不同入射角响应度测量装置测量感光芯片不同入射角响应度的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
1)将待测的感光芯片置于所述的相机(3)构成带有感光芯片的相机(3)，调节所述的旋转位移台(4)，使所述的准直激光器(1)输出的准直光正入射所述的带有感光芯片的相机(3)的感光芯片的光敏面；
2)调节所述的光衰减器(2)，保证所述的准直光正入射相机的感光芯片时，所述的相机(3)接收到的光强信号不会溢出，然后固定所述的光衰减器(2)，使光束强度保持不变；
3)调节所述的旋转位移台(4)使准直光束与所述的相机(3)的感光芯片光敏面之间形成不同角度，设置N个采样测量角度，ai为采集第i幅图像时准直光束与感光芯片光敏面之间的夹角，i＝1、2、…、N，采集N幅图像；
4)用图像处理软件计算所采集到的图像，依次得到所述的N幅图像的最大像素值为X1、X2、…、XN；
5)所述的相机(3)经旋转台(4)旋转后与准直光束之间产生夹角为ai，ai≠90°时，其光敏面上旋转方向上的光斑会变长，导致采集到的像素最大值需要修正，修正的比例因子为K：K(ai)＝1/sin(ai)，i＝1、2、…、N；
则修正前的N幅图像的最大像素值为Xi，i＝1、2、…、N；
修正后的各值为：Yi＝K(ai)*Xi，i＝1、2、…、N；
6)修正数据经归一化再结合所对应的入射角度值，即可得到感应芯片不同入射角响应图。
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