CN111385561B

CN111385561B - 转鼓角速度自动修正方法及自动修正装置

Info

Publication number: CN111385561B
Application number: CN201811631429.5A
Authority: CN
Inventors: 李俊霖; 杨永强; 赵宇; 金辉
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN111385561A

Abstract

本发明公开了一种转鼓角速度自动修正方法及自动修正装置，其中，该方法包括：光源发出的光束入射至按照设定角速度转动的转鼓的条纹靶标上，条纹靶标包括角速度计量图标；角速度计量图标经光学系统聚焦至图像传感器上形成偏差计量靶标图像；图像传感器采集偏差计量靶标图像并比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；图像传感器根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动。本发明根据偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息即时获得差异信息，并根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，既提升了角速度的修正速度，也提升了修正精准度。

Description

转鼓角速度自动修正方法及自动修正装置

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，尤其涉及一种转鼓角速度自动修正方法及自动修正装置。

背景技术

现阶段，弱光条件及运动状态下目标信息的提取采用TDI(Time Delayed andIntegration，时间延迟积分)图像传感器，通过对同一目标多次曝光，延迟积分时间，增加了光能的收集，大大提高了对弱光景物及动态目标的识别能力。为了满足工作使用要求，对图像传感器的动态传递函数的测试精度有很高的要求。

现有技术图像传感器动态传递函数的测试方法为转鼓法，这种测试方法都是将靶标放置在动态转鼓上，通过均匀单色光照射匀速旋转的靶标，经光学系统成像后，得到运动的矩形条纹图像，其中，矩形条纹图像的空间频率与图像传感器的像元尺寸相匹配，图像运动的角速度与图像传感器的像元转移频率相匹配。然后将图像传感器放置在光学系统焦面处，对靶标图像进行成像，将图像的灰度值代入到算法公式，进而得出图像传感器在该谱段下的动态传递函数值。

通常，转鼓的角速度设置是通过图像传感器的像元转移频率和光学系统的放大倍率计算得到的，由于受光学系统的放大倍率的测试误差，转鼓的设置角速度与实际所需的角速度存在一定偏差，因此，通过不断调整转鼓的角速度的大小，实现转鼓角速度与图像传感器的像元转移频率相匹配。

但是，转鼓法测试TDI图像传感器过程中，通过人工对靶标图像进行判别，依据图像传感器测试数据的优劣对转鼓角速度进行优化，从而实现转鼓角速度与图像传感器的像元转移频率高度匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转鼓角速度自动修正方法及自动修正装置，以解决现有的图像传感器动态传递函数值测试测试，人工修正速度慢，且修正精度低的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种转鼓角速度自动修正方法，其包括如下步骤：

光源发出的光束入射至按照设定角速度转动的转鼓的条纹靶标上，条纹靶标包括角速度计量图标；

角速度计量图标经光学系统聚焦至图像传感器上，以形成偏差计量靶标图像；

图像传感器采集偏差计量靶标图像，并比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；

图像传感器根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动。

作为本发明的进一步改进，角速度计量图标包括三角图标，三角图标的角度为θ_设。

作为本发明的进一步改进，比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息的步骤，包括：

图像传感器获取预设时间段内采集的偏差计量靶标图像，并根据采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实；

图像传感器比较K_实与K_设，以获得差异信息

其中，K_设＝tanθ_设。

作为本发明的进一步改进，图像传感器根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动的步骤，包括：

图像传感器根据公式(1)计算得到修正后的角速度ω_需，

(1)，其中，ω_设为设定角速度；

控制转鼓按照ω_需进行转动。

作为本发明的进一步改进，图像传感器根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动的步骤之后，还包括：

图像传感器获取预设时间段内，转鼓按照修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据测试用靶标图像的灰度值计算得到图像传感器的动态传递函数值。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种转鼓角速度自动修正装置，其包括：

光源；

设置于光源的光线输出路径上的转鼓，以及设置于转鼓的转轴方向上的条纹靶标，条纹靶标包括角速度计量图标；

正对条纹靶标的光学系统；

正对光学系统输出侧的图像传感器，图像传感器包括：

偏差计量图像采集模块，用于采集转鼓按照设定角速度转动时，形成的偏差计量靶标图像；

比较模块，用于比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；

修正控制模块，用于根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动。

作为本发明的进一步改进，比较模块，包括：

实际斜率获取单元，用于获取预设时间段内采集的偏差计量靶标图像，并根据采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实；

差异信息获取单元，用于比较K_实与K_设，以获得差异信息

其中，K_设＝tanθ_设。

作为本发明的进一步改进，修正控制模块包括：

所需角速度计算单元，用于根据公式(1)计算得到修正后的角速度ω_需，

其中，ω_设为设定角速度；

控制处理单元，用于控制转鼓按照ω_需进行转动。

作为本发明的进一步改进，图像传感器还包括：

动态传递函数值计算模块，用于获取预设时间段内，转鼓按照修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据测试用靶标图像的灰度值计算得到图像传感器的动态传递函数值。

与现有技术相比，本发明自动进行偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息的比较，因此，当存在偏差时，可即时获得差异信息，从而可以根据差异信息和设定角速度快速计算得到修正后的角速度，进而既提升了角速度的修正速度，也提升了角速度的修正精准度。

附图说明

图1为本发明转鼓角速度自动修正方法一个实施例的流程示意图；

图2为本发明转鼓角速度自动修正方法一个实施例的测试展示示意图；

图3为本发明转鼓角速度自动修正方法一个实施例的偏差图标的比较展示示意图；

图4为本发明转鼓角速度自动修正方法中差异信息获取流程一个实施例的流程示意图；

图5为本发明转鼓角速度自动修正方法中所需角速度计算流程一个实施例的流程示意图；

图6为本发明转鼓角速度自动修正方法另一个实施例的流程示意图；

图7为本发明转鼓角速度自动修正装置一个实施例的结构框架示意图；

图8为本发明转鼓角速度自动修正装置中图像传感器一个实施例的功能模块示意图；

图9为本发明转鼓角速度自动修正装置中比较模块一个实施例的功能模块示意图；

图10为本发明转鼓角速度自动修正装置中修正控制模块一个实施例的功能模块示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1-图5展示了本发明转鼓角速度自动修正方法的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该转鼓角速度自动修正方法包括如下步骤：

步骤S1，光源发出的光束入射至按照设定角速度转动的转鼓的条纹靶标上，条纹靶标包括角速度计量图标。

在本实施例中，该光源为均匀面光源，进一步地，该设定角速度为ω_设。

在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图2，角速度计量图标包括三角图标，三角图标的角度为θ_设。进一步地，角速度计量图标还可以是：由一条水平线和一条倾斜线构成，其夹角为一固定值θ_设，也在本发明的保护范围以内。

步骤S2，角速度计量图标经光学系统聚焦至图像传感器上，以形成偏差计量靶标图像。

步骤S3，图像传感器采集偏差计量靶标图像，并比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息。

在本实施例中，图像传感器采集到偏差计量靶标图像后，比较偏差计量靶标图像与角速度计量图标是否重合，若两者重合，则说明角速度不需要精心修正，若两者不重合，则说明需要进行修正。

为了更加详细说明本发明的技术方案，示例性地，，当转鼓设定角速度ω_设大于图像传感器的像元转移频率所对应的速度时，采集的图像如图3所示，其倾斜线与水平线的夹角θ_实实大于固定值θ_设。

在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图4，步骤S3具体包括：

步骤S30，图像传感器获取预设时间段内采集的偏差计量靶标图像，并根据采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实。

在本实施例中，由于图像传感器采集的灰度值为一组离散的光斑，通过对各光斑在图像传感器所对应的位置可线性拟合出倾斜线的斜率K_实。

步骤S31，图像传感器比较K_实与K_设，以获得差异信息

其中，K_设＝tanθ_设。

本实施例在已知θ_设的条件系下，只需要获知K_实，即可得到差异信息a，从而精简了差异信息的获取操作，从而提升了差异信息获取速率。进一步地，本实施例通过采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实，从而以该K_实和tanθ_设计算得到差异信息，进而提升了差异信息的精准度，以致提升了角速度修正的精准度。

步骤S4，图像传感器根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓按照修正后的角速度进行转动。

在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图5，步骤S4具体包括：

步骤S40，图像传感器根据公式(1)计算得到修正后的角速度ω_需，

其中，ω_设为设定角速度。

步骤S41，控制转鼓按照ω_需进行转动。

本实施例自动进行偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息的比较，因此，当存在偏差时，可即时获得差异信息，从而可以根据差异信息和设定角速度快速计算得到修正后的角速度，进而既提升了角速度的修正速度，也提升了角速度的修正精准度。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图6，步骤S4之后，还包括：

步骤S10，图像传感器获取预设时间段内，转鼓按照修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据测试用靶标图像的灰度值计算得到图像传感器的动态传递函数值。

本实施例依据转鼓按照修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，进行动态传递函数值的计算，提高了动态传递函数值的精准度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

图7-图10展示了本发明转鼓角速度自动修正装置的一个实施例。在本实施例中，如图7所示，该转鼓角速度自动修正装置包括光源1、转鼓2、光学系统3和图像传感器10。

其中，转鼓2设置于光源1的光线输出路径上，转鼓2的转轴方向上设置有条纹靶标(图中未示出)，条纹靶标包括角速度计量图标11；光学系统3正对条纹靶标；图像传感器10正对光学系统3输出侧。

参见图8，图像传感器10包括偏差计量图像采集模块100、比较模块101、修正控制模块102和动态传递函数值计算模块103。

其中，偏差计量图像采集模块100，用于采集转鼓2按照设定角速度转动时，形成的偏差计量靶标图像；比较模块101，用于比较偏差计量靶标图像的参数信息与角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；修正控制模块102，用于根据差异信息和设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制转鼓2按照修正后的角速度进行转动。动态传递函数值计算模块103，用于获取预设时间段内，转鼓2按照修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据测试用靶标图像的灰度值计算得到图像传感器10的动态传递函数值。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，角速度计量图标包括三角图标，三角图标的角度为θ_设。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图9，比较模块101包括实际斜率获取单元1010和差异信息获取单元1011。

实际斜率获取单元1010，用于获取预设时间段内采集的偏差计量靶标图像，并根据采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实；差异信息获取单元1011，用于比较K_实与K_设，以获得差异信息a,

其中，K_设＝tanθ_设。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图10，修正控制模块102包括所需角速度计算单元1020和控制处理单元1021。

所需角速度计算单元1020，用于根据公式(1)计算得到修正后的角速度ω_需，

其中，ω_设为设定角速度；控制处理单元1021，用于控制转鼓2按照ω_需进行转动。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将图像传感器的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种转鼓角速度自动修正方法，其特征在于，其包括如下步骤：

光源发出的光束入射至按照设定角速度转动的转鼓的条纹靶标上，所述条纹靶标包括角速度计量图标；

所述角速度计量图标经光学系统聚焦至图像传感器上，以形成偏差计量靶标图像；

所述图像传感器采集所述偏差计量靶标图像，并比较所述偏差计量靶标图像的参数信息与所述角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；

所述图像传感器根据所述差异信息和所述设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制所述转鼓按照所述修正后的角速度进行转动；

其中，所述角速度计量图标经光学系统聚焦至图像传感器上具体为：

所述条纹靶标设置在所述转鼓的转轴方向上；光学系统正对条纹靶标；图像传感器正对光学系统输出侧；

其中，并比较所述偏差计量靶标图像的参数信息与所述角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息具体为：

所述角速度计量图标包括三角图标，三角图标的角度为θ_设；

所述图像传感器获取预设时间段内采集的偏差计量靶标图像，并根据采集到的偏差计量靶标图像的灰度值进行线性拟合，以获得拟合线的实际斜率为K_实；

图像传感器比较K_实与K_设，以获得差异信息a，

其中，K_设＝tanθ_设。

2.根据权利要求1所述的转鼓角速度自动修正方法，其特征在于，所述图像传感器根据所述差异信息和所述设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制所述转鼓按照所述修正后的角速度进行转动的步骤，包括：

所述图像传感器根据公式(1)计算得到修正后的角速度ω_需，

其中，ω_设为所述设定角速度；

控制所述转鼓按照所述ω_需进行转动。

3.根据权利要求1所述的转鼓角速度自动修正方法，其特征在于，所述图像传感器根据所述差异信息和所述设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制所述转鼓按照所述修正后的角速度进行转动的步骤之后，还包括：

所述图像传感器获取预设时间段内，所述转鼓按照所述修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据所述测试用靶标图像的灰度值计算得到所述图像传感器的动态传递函数值。

4.一种转鼓角速度自动修正装置，其特征在于，其包括：

光源；

设置于所述光源的光线输出路径上的转鼓，以及设置于所述转鼓的转轴方向上的条纹靶标，所述条纹靶标包括角速度计量图标；

正对所述条纹靶标的光学系统；

正对所述光学系统输出侧的图像传感器，所述图像传感器包括：

偏差计量图像采集模块，用于采集所述转鼓按照设定角速度转动时，形成的偏差计量靶标图像；

比较模块，用于比较所述偏差计量靶标图像的参数信息与所述角速度计量图标的参数信息，以获得差异信息；

修正控制模块，用于根据所述差异信息和所述设定角速度计算得到修正后的角速度，并控制所述转鼓按照所述修正后的角速度进行转动；

所述角速度计量图标包括三角图标，所述三角图标的角度为θ_设；

所述比较模块，包括：

差异信息获取单元，用于比较K_实与K_设，以获得差异信息a，

其中，K_设＝tanθ_设。

5.根据权利要求4所述的转鼓角速度自动修正装置，其特征在于，所述修正控制模块包括：

其中，ω_设为所述设定角速度；

控制处理单元，用于控制所述转鼓按照所述ω_需进行转动。

6.根据权利要求4所述的转鼓角速度自动修正装置，其特征在于，所述图像传感器还包括：

动态传递函数值计算模块，用于获取预设时间段内，所述转鼓按照所述修正后的角速度转动后，采集到的测试用靶标图像，并根据所述测试用靶标图像的灰度值计算得到所述图像传感器的动态传递函数值。