CN110662020A - 一种基于自准直原理的传函测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于自准直原理的传函测试系统及方法，属于空间光学遥感器技术领域；测试方法包括如下步骤：S1、在空间相机系统的焦面位置设置靶标5，靶标5的光刻面与空间相机系统的焦面探测器4的光敏面位于同一平面；在空间相机系统的入光口一侧设置平面反射镜系统1；S2、点亮光源，光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件3和空间相机系统的镜头2后成为一束带有靶标5信息的平行光；S3、S2中所述的平行光经过平面反射镜系统1反射后，通过所述镜头2、焦面组件3后到达焦面探测器4，形成靶标像；利用所述靶标像计算空间相机系统的传函。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于自准直原理的传函测试系统及方法，特别是涉及一种应用于空间光学遥感器传函测试的系统及方法，属于空间光学遥感器技术领域。
背景技术
光学系统成像质量是评价空间光学遥感器的一项重要指标。整机状态下通常采用光学传递函数(MTF，简称传函)检测法进行测试。该检测法被认为是一个准确、客观、定量的像质评价指标。
随着空间光学遥感器(以下简称相机)空间分辨率指标的提升，相机的口径也越来越大。当相机口径超过一定量级，传统的光轴水平装调将无法实现，相应的大口径相机的传函测试也难以完成。
按照传统的传函测试方法，进行相机传函测试需要使用与相机口径和F数相匹配的平行光管搭建传函测试光路，通过积分球提供光源，利用共轭原理将位于平行光管焦面位置处的靶标(物)的像“投射”到相机焦面上。对于竖直装调和检测的大口径相机则需要配备竖直大口径平行光管。竖直大口径平行光管是一整套大型设备，其设计、研制、架设、标校都十分不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于自准直原理的传函测试系统及方法，采用基于自准直原理的传函测试系统，测试方法包括如下步骤：S1、在空间相机系统的焦面位置设置靶标，靶标的光刻面与空间相机系统的焦面探测器的光敏面位于同一平面；在空间相机系统的入光口一侧设置平面反射镜系统；S2、点亮光源，光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件和空间相机系统的镜头后成为一束带有靶标信息的平行光；S3、S2中所述的平行光经过平面反射镜系统反射后，通过所述镜头、焦面组件后到达焦面探测器，形成靶标像；利用所述靶标像计算空间相机系统的传函。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种基于自准直原理的传函测试系统，用于测试空间相机系统，包括平面反射镜系统，靶标，照明光源，地面检测系统和快视系统；
所述地面检测系统用于控制测试空间相机系统成像；
所述快视系统用于获取空间相机系统的成像输出响应，并根据所述成像输出响应计算空间相机的静态传函；
所述靶标的光刻面与空间相机系统的焦面探测器的光敏面位于同一平面；所述靶标的光刻面刻有通光狭缝，所述通光狭缝的宽度与空间相机系统的焦面探测器的像元尺寸相等；
所述照明光源为所述传函测试测系统提供光源；所述平面反射镜系统放置在空间相机系统的入光口一侧。
优选的，所述快视系统根据所述成像输出响应采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函。
优选的，所述平面反射镜系统的安装角度可调。
优选的，在空间相机系统的镜头与空间相机系统的焦面组件对接前，利用拼接仪将靶标拼接在空间相机系统的焦面组件上。
优选的，对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器，所述靶标的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器的TDI积分方向平行。
一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，包括如下步骤：
S1、在空间相机系统的焦面位置设置靶标，靶标的光刻面与空间相机系统的焦面探测器的光敏面位于同一平面；在空间相机系统的入光口一侧设置平面反射镜系统；
S2、点亮光源，光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件和空间相机系统的镜头后成为一束带有靶标信息的平行光；
S3、S2中所述的平行光经过平面反射镜系统反射后，通过所述镜头、焦面组件后到达焦面探测器，形成靶标像；利用所述靶标像计算空间相机系统的传函。
一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，采用上述基于自准直原理的传函测试系统，包括如下步骤：
S10、利用地面检测系统设置空间相机系统的成像参数；使照明光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件、空间相机系统的镜头后成为一束带有靶标信息的平行光；
S20、S10中所述的平行光经过平面反射镜系统反射后，通过所述镜头、焦面组件后到达空间相机系统的焦面探测器；利用快视系统获取到达焦面探测器的靶标像，并获取空间相机系统的成像参数，然后计算空间相机的静态传函。
优选的，所述快视系统根据所述成像输出响应采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函。
优选的，所述平面反射镜系统的安装角度可调。
优选的，所述平面反射镜系统的初始位置与空间相机系统的镜头的光轴平行。
优选的，在空间相机系统的镜头与空间相机系统的焦面组件对接前，利用拼接仪将靶标拼接在空间相机系统的焦面组件上。
优选的，对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器，所述靶标的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器的TDI积分方向平行。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种不依赖于平行光管的传函测试方法，利用相机竖直装调检测设备所需要的平面反射镜系统即可实现传函测试，不需要其他大型测试设备；
(2)本发明可以实现在镜头装调原工位进行传函测试，避免相机在工位间转运，节省转运后的等待静置时间，缩短相机测试周期；
(3)本发明利用拼接仪的高拼接精度，保证靶标光刻面与探测器光敏面共面，保证靶标狭缝方向与探测器积分方向平行，避免后期人工调节，提高传函测试精度；
(4)本发明利用自准直原理，测试光路两次通过相机光路，对装调误差进行了放大，提高了传函测试法判定相机系统失调量的灵敏度。
附图说明
图1为本发明测试系统组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
实施例1：
一种基于自准直原理的传函测试系统，用于测试空间相机系统，包括平面反射镜系统1，靶标5，照明光源6，地面检测系统7和快视系统8；
所述地面检测系统7用于控制测试空间相机系统成像；
所述快视系统8用于获取空间相机系统的成像输出响应，并根根据所述成像输出响应采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函；
在空间相机系统的镜头2与空间相机系统的焦面组件3对接前，利用拼接仪将靶标5拼接在空间相机系统的焦面组件3上。所述靶标5的光刻面与空间相机系统的焦面探测器4的光敏面位于同一平面；所述靶标5的光刻面刻有通光狭缝，所述通光狭缝的宽度与空间相机系统的焦面探测器4的像元尺寸相等；
所述照明光源6为所述传函测试测系统提供光源；所述平面反射镜系统1放置在空间相机系统的入光口一侧；平面反射镜系统1的安装角度可调。
对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器4，所述靶标5的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器4的TDI积分方向平行。
实施例2：
一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在空间相机系统的焦面位置设置靶标5，靶标5的光刻面与空间相机系统的焦面探测器4的光敏面位于同一平面；在空间相机系统的入光口一侧设置平面反射镜系统1；
S2、点亮光源，光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件3和空间相机系统的镜头2后成为一束带有靶标5信息的平行光；
S3、S2中所述的平行光经过平面反射镜系统1反射后，通过所述镜头2、焦面组件3后到达焦面探测器4，形成靶标像；利用所述靶标像计算空间相机系统的传函。
实施例3：
一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，采用实施例1的基于自准直原理的传函测试系统，包括如下步骤：
S10、利用地面检测系统7设置空间相机系统的成像参数；使照明光源6出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件3、空间相机系统的镜头2后成为一束带有靶标5信息的平行光；
S20、S10中所述的平行光经过平面反射镜系统1反射后，通过所述镜头2、焦面组件3后到达空间相机系统的焦面探测器4；利用快视系统8获取到达焦面探测器4的靶标像，并获取空间相机系统的成像参数，然后采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函。
所述平面反射镜系统1的安装角度可调。所述平面反射镜系统1的初始位置与空间相机系统的镜头2的光轴平行。
在空间相机系统的镜头2与空间相机系统的焦面组件3对接前，利用拼接仪将靶标5拼接在空间相机系统的焦面组件3上。
对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器4，所述靶标5的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器4的TDI积分方向平行。
实施例4：
自准直原理是指当发光点(物)处在光学系统的焦平面时，它发出的光线通过光学系统后将成为一束平行光，若在光学系统前放置一与光轴垂直的平面镜，则此平面镜会将出射的平行光反射回去，反射光再次通过光学系统后仍会聚于系统焦平面上，其会聚点将在发光点相对于光轴的对称位置上。
在空间相机系统的入光口上方架设平面反射镜系统1，在空间相机系统的焦面位置设置靶标5，在靶标5后设置照明光源6。利用自准直原理，将靶标5照亮，通过平面反射镜系统1的旋转将靶标像“投射”到焦面探测器4上，从而实现相机的传函测试。这种方法不依赖于平行光管，利用竖直装调检测需要的平面反射镜系统1就可以实现，从而实现大口径相机竖直状态原工位传函测试。
基于自准直原理的传函测试系统包括：平面反射镜系统1，靶标5，照明光源6，地面检测系统7、快视系统8；搭建如图1所示的测试系统。通过调整平面反射镜系统1绕镜头2的光轴旋转角度，使靶标5的像投射到焦面探测器4上。保存图像并计算CTF(相干传递函数)，进而换算得到系统MTF(调制传递函数)。
本实例采用两个靶标5，并将它们布放在焦面探测器4的左右两侧，在实际应用中包含但不限于此，保证靶标5的光刻面与焦面探测器4的光敏面在同一平面即可。
本实例具体步骤如下：
在空间相机系统总装前，将靶标5与焦面探测器4利用拼接仪拼接在空间相机系统的焦面组件3上，使靶标5的光刻面与焦面探测器4的光敏面在同一平面。总装完成后，按照图1所示，搭建自准直原理传函测试系统。将平面镜系统1架设于空间相机系统的入光口上方。在靶标5背面放置照明光源6。空间相机系统连接地面检测系统7和快视系统8。点亮照明光源6，通过快视系统7查看探测器成像情况。调整平面镜系统1，使其镜头2的光轴小范围旋转，同时检测探测器成像情况，直至在探测器上出现靶标像。保存图像并计算CTF(相干传递函数)，进而换算得到空间相机系统的MTF(调制传递函数)。小范围调整平面反射镜系统1，可以进行空间相机系统不同视场的传函测试。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (12)
1.一种基于自准直原理的传函测试系统，用于测试空间相机系统，其特征在于，包括平面反射镜系统(1)，靶标(5)，照明光源(6)，地面检测系统(7)和快视系统(8)；
所述地面检测系统(7)用于控制测试空间相机系统成像；
所述快视系统(8)用于获取空间相机系统的成像输出响应，并根据所述成像输出响应计算空间相机的静态传函；
所述靶标(5)的光刻面与空间相机系统的焦面探测器(4)的光敏面位于同一平面；所述靶标(5)的光刻面刻有通光狭缝，所述通光狭缝的宽度与空间相机系统的焦面探测器(4)的像元尺寸相等；
所述照明光源(6)为所述传函测试测系统提供光源；所述平面反射镜系统(1)放置在空间相机系统的入光口一侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于自准直原理的传函测试系统，其特征在于，所述快视系统(8)根据所述成像输出响应采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函。
3.根据权利要求1所述的一种基于自准直原理的传函测试系统，其特征在于，所述平面反射镜系统(1)的安装角度可调。
4.根据权利要求1所述的一种基于自准直原理的传函测试系统，其特征在于，在空间相机系统的镜头(2)与空间相机系统的焦面组件(3)对接前，利用拼接仪将靶标(5)拼接在空间相机系统的焦面组件(3)上。
5.根据权利要求1所述的一种基于自准直原理的传函测试系统，其特征在于，对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器(4)，所述靶标(5)的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器(4)的TDI积分方向平行。
6.一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在空间相机系统的焦面位置设置靶标(5)，靶标(5)的光刻面与空间相机系统的焦面探测器(4)的光敏面位于同一平面；在空间相机系统的入光口一侧设置平面反射镜系统(1)；
S2、点亮光源，光源出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件(3)和空间相机系统的镜头(2)后成为一束带有靶标(5)信息的平行光；
S3、S2中所述的平行光经过平面反射镜系统(1)反射后，通过所述镜头(2)、焦面组件(3)后到达焦面探测器(4)，形成靶标像；利用所述靶标像计算空间相机系统的传函。
7.一种基于自准直原理的传函测试方法，用于测试空间相机系统，其特征在于，采用权利要求1～5之一所述的基于自准直原理的传函测试系统，包括如下步骤：
S10、利用地面检测系统(7)设置空间相机系统的成像参数；使照明光源(6)出射的光线依次通过空间相机系统的焦面组件(3)、空间相机系统的镜头(2)后成为一束带有靶标(5)信息的平行光；
S20、S10中所述的平行光经过平面反射镜系统(1)反射后，通过所述镜头(2)、焦面组件(3)后到达空间相机系统的焦面探测器(4)；利用快视系统(8)获取到达焦面探测器(4)的靶标像，并获取空间相机系统的成像参数，然后计算空间相机的静态传函。
8.根据权利要求7所述的一种基于自准直原理的传函测试方法，其特征在于，所述快视系统(8)根据所述成像输出响应采用但不局限于图像数字处理方法计算空间相机的静态传函。
9.根据权利要求7所述的一种基于自准直原理的传函测试方法，其特征在于，所述平面反射镜系统(1)的安装角度可调。
10.根据权利要求9所述的一种基于自准直原理的传函测试方法，其特征在于，所述平面反射镜系统(1)的初始位置与空间相机系统的镜头(2)的光轴平行。
11.根据权利要求7所述的一种基于自准直原理的传函测试方法，其特征在于，在空间相机系统的镜头(2)与空间相机系统的焦面组件(3)对接前，利用拼接仪将靶标(5)拼接在空间相机系统的焦面组件(3)上。
12.根据权利要求7所述的一种基于自准直原理的传函测试方法，其特征在于，对于TDI积分的空间相机系统的焦面探测器(4)，所述靶标(5)的通光狭缝与空间相机系统的焦面探测器(4)的TDI积分方向平行。
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