CN111385562B - 图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法及修正装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法及修正装置，该装置，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；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：相位偏差检测模块，用于根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件；延迟控制模块，用于当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，则选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。本发明通过选取延迟图像触发信号，可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像所处位置，既达到调节相位差的目的，也降低测试设备的成本。

Description

图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法及修正装置

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，尤其涉及一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法及修正装置。

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，调节高精度转鼓的角速度，使图像的移动速度与图像传感器的像元转移频率相匹配，同时将图像传感器调节至光学系统焦面的最佳位置，得到高清晰度的图像。由于受转鼓控制精度及信号同步性的限制，使靶标图像与图像传感器像元之间产生相位偏差，使得图像传感器动态传递函数的测试误差增大，为了减小相位偏差对测试结果的影响，通常在图像传感器固定端添加高精度位移台，通过微米级高精度移动，减小图像传感器像元与测试图像之间的相位偏差。

但是，转鼓法测试TDI图像传感器过程中，由于图像传感器像元与靶标图像的相位误差小于一个像元，通常像元尺寸为几微米至几十微米，即相位偏差为微米甚至亚微米量级。因此，采用高精度位移台对相位偏差进行调整，对位移台精度要求极高，增加了测试设备研发成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法及修正装置，以解决现有的图像传感器动态传递函数测试设备，对位移台精度要求高，且测试设备成本高的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，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；

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：

相位偏差检测模块，用于根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件；

延迟控制模块，用于当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，则选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。

作为本发明的进一步改进，图像传感器还包括：

数据处理模块，用于获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据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。

作为本发明的进一步改进，延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在图像采集触发点之前设有延迟时长，延迟时长为条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，n为整数。

作为本发明的进一步改进，条纹靶标为矩形条纹靶标。

作为本发明的进一步改进，光学系统为透射式光学系统、反射式光学系统或透射式反射式组合光学系统。

作为本发明的进一步改进，光源未均匀面光源。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法，其包括如下步骤：

光源输出的光束入射至匀速转动的转鼓的条纹靶标，条纹靶标经光学系统聚焦至图像传感器靶面上，以形成靶标图像；

图像传感器根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件；

当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，图像传感器选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。

作为本发明的进一步改进，图像传感器选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件的步骤之后，还包括：

图像传感器获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据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。

作为本发明的进一步改进，延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在图像采集触发点之前设有延迟时长，延迟时长为条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，n为整数。

与现有技术相比，本发明当采集到的靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，即图像传感器像元与靶标图像存在相位差时，通过选取延迟图像触发信号，可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像所处位置，从而达到调节相位差的目的，进而提高了图像传感器传递函数值的测试精度。此外，本发明无需设置位移台，从而既不存在位移台高精度的要求，也降低了图像传感器动态传递函数测试设备的成本。

附图说明

图1为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置一个实施例的结构框架示意图；

图2为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置中图像传感器一个实施例的功能模块示意图；

图3为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置一个实施例的测试展示示意图；

图4为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置另一个实施例的测试展示示意图；

图5为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法一个实施例的流程示意图；

图6为本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法另一个实施例的流程示意图。

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4展示了本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置包括光源1、转鼓2、光学系统3和图像传感器4。

其中，转鼓2设置于光源1的光线输出路径上，以及设置于转鼓2的转轴方向上的条纹靶标(图中未示出)；条纹靶标正对光学系统3；光学系统3输出侧正对图像传感器4。

参见图2，图像传感器4包括相位偏差检测模块40、延迟控制模块41和数据处理模块42。

其中，相位偏差检测模块40，用于根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件。

在本实施例中，该常规图像触发信号为不带延迟时长的图像触发信号。

进一步，预设质量设定条件可以为：获取靶标图像的图像清晰度，当图像清晰度超过预设清晰度阈值时，则靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。

延迟控制模块41，用于当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，则选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。

在本实施例中，该延迟图像触发信号为携带延迟时长的图像触发信号。

在本实施例的基础上，其他实施例中，该延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在图像采集触发点之前设有延迟时长，延迟时长为条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，N为整数。

一般情况下，本实施例中的n的取值2≤n≤5。

具体地，参见图3，延迟图像触发信号10包括图像采集触发点11，则图像采集触发点11前面对应的部分为延迟时长。

在本实施例中，根据常规图像触发信号采集靶标图像时，图像采集触发点11被触发时，该靶标图像20的某一个条纹沿移动方向的前端边沿未与图像传感器4一侧边缘对齐，因此，图像传感器像元与靶标图像20存在相位差。

在这种的情况下，可以选取一个延迟图像触发信号10，该延迟图像触发信号10携带有延迟时长，可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像20所处位置，从而达到调节相位差的目的。

参见图4，优选地，选取延迟时长为条纹靶标的一个条纹的1/3移动所需时长的延迟图像触发信号，则可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像20的某一个条纹沿移动方向的前端边沿与图像传感器4一侧边缘对齐，从而达到调节相位差的目的，进而提高了图像传感器传递函数值的测试精度。

数据处理模块42，用于获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据靶标图像的灰度值计算得到图像传感器4的动态传递函数值。

本实施例依据相位差几乎可以忽略的靶标图像的灰度值计算得到图像传感器4的动态传递函数值，提高了图像传感器传递函数值的测试精度。

在本实施例的基础上，其他实施例中，条纹靶标为矩形条纹靶标。需要说明的是，本实施例的条纹靶标的类型可以依据用户需求自行选取。

在本实施例的基础上，其他实施例中，光学系统3为透射式光学系统3、反射式光学系统3或透射式反射式组合光学系统3。

在本实施例的基础上，其他实施例中，光源1未均匀面光源1。

本实施例当采集到的靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，即图像传感器像元与靶标图像存在相位差时，通过选取延迟图像触发信号，可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像所处位置，从而达到调节相位差的目的，进而提高了图像传感器传递函数值的测试精度。此外，本实施例无需设置位移台，从而既不存在位移台高精度的要求，也降低了图像传感器动态传递函数测试设备的成本。

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。

图5展示了本发明图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置的一个实施例。在本实施例中，如图5所示，该图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法，其包括如下步骤：

S1，光源输出的光束入射至匀速转动的转鼓的条纹靶标，条纹靶标经光学系统聚焦至图像传感器靶面上，以形成靶标图像。

S2，图像传感器根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件。

S3，当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，图像传感器选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足预设质量设定条件。

本实施例当采集到的靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，即图像传感器像元与靶标图像存在相位差时，通过选取延迟图像触发信号，可以调节图像传感器像元采集时刻，靶标图像所处位置，从而达到调节相位差的目的，进而提高了图像传感器传递函数值的测试精度。此外，本实施例无需设置位移台，从而既不存在位移台高精度的要求，也降低了图像传感器动态传递函数测试设备的成本。

在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图6，步骤S3之后，还包括：

步骤S10，图像传感器获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据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。

本实施例依据相位差几乎可以忽略的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，提高了图像传感器传递函数值的测试精度。

在本实施例的基础上，其他实施例中，延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在图像采集触发点之前设有延迟时长，延迟时长为条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，n为整数。

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。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

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 (7)

1.一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，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；

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：

相位偏差检测模块，用于根据常规图像触发信号，采集的靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件；

延迟控制模块，用于当靶标图像的图像质量不满足预设质量设定条件时，则选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足所述预设质量设定条件；

所述延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在所述图像采集触发点之前设有延迟时长，所述延迟时长为所述条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，n为整数。

2.根据权利要求1所述的图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，其特征在于，所述图像传感器还包括：

数据处理模块，用于获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据所述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。

3.根据权利要求1所述的图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，其特征在于，所述条纹靶标为矩形条纹靶标。

4.根据权利要求1所述的图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，其特征在于，所述光学系统为透射式光学系统、反射式光学系统或透射式反射式组合光学系统。

5.根据权利要求1所述的图像传感器动态传递函数相位偏差修正装置，其特征在于，所述光源为均匀面光源。

6.一种图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法，其特征在于，其包括如下步骤：

光源输出的光束入射至匀速转动的转鼓的条纹靶标，所述条纹靶标经光学系统聚焦至图像传感器靶面上，以形成靶标图像；

所述图像传感器根据常规图像触发信号，采集的所述靶标图像的图像质量是否满足预设质量设定条件；

当所述靶标图像的图像质量不满足所述预设质量设定条件时，所述图像传感器选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足所述预设质量设定条件；

所述延迟图像触发信号包括图像采集触发点，在所述图像采集触发点之前设有延迟时长，所述延迟时长为所述条纹靶标的一个条纹的1/n移动所需时长，其中，n为整数。

7.根据权利要求6所述的图像传感器动态传递函数相位偏差修正方法，其特征在于，所述图像传感器选取延迟图像触发信号，以致采集到的靶标图像的图像质量满足所述预设质量设定条件的步骤之后，还包括：

所述图像传感器获取预设时间段内满足预设质量条件的靶标图像，并根据所述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。

Images