CN112857751A - 一种数字化像增强器暗计数测试装置、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字化像增强器暗计数测试装置、方法及存储介质，装置由光源、光阀、像增强器、CMOS图像传感器、视频采集卡及计算机组成，光源、光阀、像增强器和CMOS图像传感器沿着光路依次设置，像增强器和CMOS图像传感器封闭于一暗箱内；视频采集卡与CMOS图像传感器相连，计算机控制视频采集卡采集测试数据。计算机中内置有本发明的数字化像增强器暗计数测方法的程序。本发明的方法包括对像增强器暗计数进行图像采集及预处理、对像增强器暗计数点进行识别计数、对暗计数点进行面积判断进而得到测试结果等步骤。本发明通过特定处理算法自动对暗计数进行识别和统计，为像增强器生产测试提供科学的评价手段。

Description

一种数字化像增强器暗计数测试装置、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及像增强器领域，尤其涉及一种数字化像增强器暗计数测试装置、方法及存储介质。

背景技术

像增强器是一种光电成像器件，广泛运用于社会各领域。由于日盲紫外像增强器具有对“日盲”区波段的有效探测，日盲紫外像增强器在国内外市场以及军民领域可广泛使用。

暗计数作为日盲紫外像增强器性能的重要指标之一，是指在没有光入射的情况下，像增强器在正常工作时产生的计数率。

一方面，目前尚无设备可以进行暗计数测量，无法为像增强器的生产提供科学的评价手段，无法为像增强器的研发提供数据支持，甚至影响像增强器在复杂特殊场所环境的使用。因此，针对像增强器暗计数的测试方法需要着重研究。

另一方面，目前日盲紫外像增强器在军民市场都得到广泛对认可，具有较大的需求，这对于测试效率提出了较高的要求。

数字化测量手段可以有效提升测试效率，做到测试过程的标准化、自动化、数字化，符合企业信息化需求。因此，发明研制一种数字化像增强器暗计数测试方法已成为迫切需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种数字化像增强器暗计数测试装置及测试方法，改变无法对日盲紫外像增强器进行高效暗计数测量的现状，着重解决以下问题：

(1)满足数字化测试的装置，满足数字化采集的前提，提供数字化像增强器测试条件。

(2)提供数字化测试方法，设计测试流程，通过算法，提升测试效率，实现测试标准化、自动化、数字化、信息化。符合国家和企业信息化发展方向，为像增强器的提供科学的评价手段，使其能适应复杂特殊场所环境。

本发明的技术方案：

本发明为像增强器暗计数提供一种数字化测试装置及方法，具体包括搭建数字化测试装置、设计数字化测试方法。

数字化测试装置由光源、光阀、像增强器、CMOS图像传感器、视频采集卡、计算机及服务器组成。其中，光源设计为氘灯，其可发出的光的波长一般为190～400nm的连续光谱带，为紫外像增强器提供紫外线光源。像增强器、CMOS图像传感器设计于暗箱内，暗箱内壁经过哑光处理，开合处设计有胶条，可防止光线进入箱体影响测试效果。CMOS图像传感器具有良好的响应均匀性和灵敏度，使用CMOS可采集像增强器暗计数信息，并将光信号转换为模拟电信号。视频采集卡与CMOS相连，实现模拟电信号到数字信号的转换。计算机通过指令控制视频采集卡，其在接收指令后可开启或关闭对CMOS的信号采集。计算机接收视频采集卡收集到的测试数字信号，为测试软件提供数字测试数据。通过网线的连接，计算机可与远程服务器共享测试结果。

本发明的测试方法的总体思路如下：

数字化测试方法包括主控制界面、数字化采集及预处理模块、数字化暗计数识别计数模块以及信息化平台。以主控制界面为控制中枢，测试人员可向各模块发送指令。通过控制数字化采集及预处理模块可以控制测试装置，采集测试信息，对测试效果进行实时成像。同时模块中可以对测试信息进行预处理，对测试视频进行帧截取、去噪处理等。数字化暗计数识别计数模块可对经过预处理后的测试图像进行处理，通过预设图像形态学处理算法、图像目标轮廓检测算法自动对暗计数进行识别和统计。测试结果经TCP/IP协议传输至远程服务器，并传送至数据管理平台，实现了测试结果的远程共享。

数字化暗计数测试装置满足紫外像增强器的测试条件，同时实现测试信号由光信号到模拟信号，模拟信号再到数字信号的转换，为数字化测试方法提供条件。数字化测试方法实现测试自动化，有效提示测试效率。测试数据实现从生产测试线到远程服务器的共享，做到了测试标准化、自动化、数字化、信息化。

本发明的测试方法具体的技术方案为：

一种数字化像增强器暗计数测试方法，包括以下步骤：

步骤1，对像增强器暗计数进行图像采集及预处理。

步骤1.1，对视频采集卡进行控制，采集像增强器暗计数实时视频。同时，通过线程的控制方式，按预设时间间隔对测试图像进行帧截取，即获取固定时间间隔的暗计数图像。

步骤1.2，对每一帧暗计数图像进行预处理,首先采用高通滤波方法进行图像增强，实现对图像进行锐化效果，便于后期目标识别检测。

步骤1.3，上述处理后的图像是RGB格式，每个像素点由R(红)、G(绿)、B(蓝)三个分量组成。但暗计数图像色彩较为单一，RGB分量提供的信息很少，因此对暗计数图像进行灰度化处理。

步骤1.4，对上述灰度图采用自适应阈值处理方法进行二值化处理，使每个像素的灰度值变为0或255。由于暗计数与背景亮度差异较大，本发明阈值设定为最大亮度的70％。二值化处理有效扩大暗计数目标与背景的差别，有效将目标与背景相分离。

步骤1.5，二值化后的暗计数图像容易出现断裂，不规则暗计数点边缘易被分割。为了避免上述情况所造成的影响，本发明使用图像膨胀算法，通过图像本身的膨胀进行“领域扩张”，以此桥接断裂的缝隙。

步骤2，对像增强器暗计数点进行识别计数。

步骤2.1，若暗计数点相互分离，则每个暗计数点根据连通区域算法来判断是否可作为一个计数点。所述连通区域算法，即首先取图像中的一个像素点，再取另一像素点，若两个像素点位置相邻且灰度值相同，那么可认为两个像素点处于同一个相互连通的区域内，即属于同一个暗计数点。本发明中，设定“相邻”是指与该像素点相邻的上下左右以及斜线共计8个像素点。

步骤2.2，若暗计数点存在重叠现象，则采用图像形态学处理方法、距离变换算法、分水岭算法进行分割。

步骤2.2.1，对暗计数图像采用图像开运算处理方法，对识别目标先进行腐蚀运算，再进行膨胀运算，可将细微连在一起的目标进行分离。

步骤2.2.2，采用距离函数变换算法，对步骤1.5所得图像进行模板遍历，描述图像中像素点与某个区域块的距离。实现暗计数点中离背景边缘越远的点灰度值越大。

步骤2.2.2，采用分水岭算法进行图像分割。首先将灰度图转换为梯度图像，将梯度值看做高低起伏的山岭。在山岭的最低处及局部梯度极小值处进行“积水”，以及找寻暗计数点的分割线。分割出的每个区域即为每个暗计数点。

步骤3，对步骤2所识别暗计数点进行“面积判断”，避免影响识别精度，得到测试结果。由于一支像增强器的暗计数点面积大体相似，因此所步骤2所识别暗计数点进行“面积判断”。首先对所识别出的暗计数点进行面积计算。然后对其面积进行排序并计算中位数。对比暗计数点与此中位数的差值来判断识别准确性。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的数字化像增强器暗计数测试方法的步骤。

本发明的有益效果

1、本发明设计搭建数字化测试装置，符合紫外像增强器测试标准，同时实现测试信号由光信号到模拟信号，模拟信号到数字信号的转换，数字信号的获取为测试信息的后期数字化处理提供了基础，使得整个测试平台具有扩展性。

2、本发明提出数字化测试方法，可自动对测试装置进行控制，自动进行暗计数测量统计，大大提高测试效率。同时可实现测试数据从生产测试线到远程服务器的共享，做到了测试标准化、自动化、数字化、信息化。

3、本数字化暗计数测试装置及方法为像增强器的生产测试提供科学的评价手段，为像增强器的研发提供数据支持。本发明对于像增强器在特殊场所的适用性、可靠性具有较大现实意义。

附图说明

图1：本发明的数字化像增强器暗计数测试装置示意图。

图2：本发明的数字化像增强器暗计数测试方法总体示意图。

图3：本发明的数字化像增强器暗计数测试方法流程图。

具体实施方式

实施例1

1.本发明在使用时首先如图1所示进行数字化测试装置的搭建。将光阀、待测紫外像增强器、CMOS安装放置于暗箱内，三者应与光源同轴等高。待测紫外像增强器接收通过光阀的紫外光线，CMOS可实现测试光信号到模拟信号的转换。

2.光源选用氘灯，调整光源照度紫外像增强器测试条件，符合为紫外像增强器提供紫外线光源。

3.低压电源通过导线与暗箱内待测紫外像增强器连接，通低压电，使待测紫外像增强器能够正常工作。

4.视频采集卡与COMS相连接，实现测试模拟信号到数字信号的转换。

5.视频采集卡与计算机进行串口通信，可接收计算机的控制指令，也可向计算机传输数字测试信号。

6.计算机通过网线与远程服务器进行连接，实现物理连通，为后期通信提供基础。

7.使用数字化测试方法，打开数字化测试软件，通过主界面控制数字化采集及预处理模块。发送指令，控制视频采集卡开始采集CMOS提供的信息，对测试视频进行实时采集。

8.通过线程的控制方式，逐帧截取暗计数图像，预处理，进行滤波锐化、灰度处理等处理。

9.对像增强器暗计数点进行识别计数。采用连通区域算法、图像开运算处理、距离函数变换、分水岭算法等处理方法，对暗计数进行识别与统计。同时对结果进行“面积判断”，提高计数准确性。

10.计算机与远程服务器通过TCP/IP协议将测试结果进行传输。测试结果存储于服务器，并可被远端数据管理平台进行调用和查看。

Claims (10)

1.一种数字化像增强器暗计数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对像增强器暗计数进行图像采集及预处理；

步骤2，对像增强器暗计数点进行识别计数；

步骤2.1，若暗计数点相互分离，则每个暗计数点根据连通区域算法来判断是否可作为一个计数点；

所述连通区域算法，即首先取图像中的一个像素点，再取另一像素点，若两个像素点位置相邻且灰度值相同，那么可认为两个像素点处于同一个相互连通的区域内，即属于同一个暗计数点；

步骤2.2，若暗计数点存在重叠现象，则采用图像形态学处理方法、距离变换算法、分水岭算法进行分割；

步骤3，对步骤2所识别暗计数点进行“面积判断”，避免影响识别精度，得到测试结果；首先对所识别出的暗计数点进行面积计算；然后对其面积进行排序并计算中位数；对比暗计数点与此中位数的差值来判断识别准确性。

2.根据权利要求1所述的数字化像增强器暗计数测试方法，其特征在于，所述步骤1还包括：

步骤1.1，对视频采集卡进行控制，采集像增强器暗计数实时视频；同时，通过线程的控制方式，按预设时间间隔对测试图像进行帧截取，即获取固定时间间隔的暗计数图像；

步骤1.2，对每一帧暗计数图像进行预处理,首先采用高通滤波方法进行图像增强，实现对图像进行锐化效果，便于后期目标识别检测；

步骤1.3，上述处理后的图像是RGB格式，每个像素点由R(红)、G(绿)、B(蓝)三个分量组成；但暗计数图像色彩较为单一，RGB分量提供的信息很少，因此对暗计数图像进行灰度化处理；

步骤1.4，对上述灰度图采用自适应阈值处理方法进行二值化处理，使每个像素的灰度值变为0或255；由于暗计数与背景亮度差异较大，本发明阈值设定为最大亮度的70％；二值化处理有效扩大暗计数目标与背景的差别，有效将目标与背景相分离；

步骤1.5，二值化后的暗计数图像容易出现断裂，不规则暗计数点边缘易被分割；为了避免上述情况所造成的影响，本发明使用图像膨胀算法，通过图像本身的膨胀进行“领域扩张”，以此桥接断裂的缝隙。

3.根据权利要求2所述的数字化像增强器暗计数测试方法，其特征在于：

在步骤2.1中，所述设定“相邻”是指与该像素点相邻的上下左右以及斜线共计8个像素点。

4.根据权利要求3所述的数字化像增强器暗计数测试方法，其特征在于，所述步骤2.2还包括：

步骤2.2.1，对暗计数图像采用图像开运算处理方法，对识别目标先进行腐蚀运算，再进行膨胀运算，可将细微连在一起的目标进行分离；

步骤2.2.2，采用距离函数变换算法，对步骤1.5所得图像进行模板遍历，描述图像中像素点与某个区域块的距离；实现暗计数点中离背景边缘越远的点灰度值越大；

步骤2.2.2，采用分水岭算法进行图像分割；首先将灰度图转换为梯度图像，将梯度值看做高低起伏的山岭；在山岭的最低处及局部梯度极小值处进行“积水”，以及找寻暗计数点的分割线；分割出的每个区域即为每个暗计数点。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的数字化像增强器暗计数测试方法的步骤。

6.一种数字化像增强器暗计数测试装置，由光源、光阀、像增强器、CMOS图像传感器、视频采集卡及计算机组成，其特征在于：

所述光源、光阀、像增强器和CMOS图像传感器沿着光路依次设置，所述像增强器和CMOS图像传感器封闭于一暗箱内；

视频采集卡与CMOS图像传感器相连，实现模拟电信号到数字信号的转换；

所述计算机通过指令控制视频采集卡采集测试数据，为测试方法提供数据；

所述计算机中内置有如权利要求5所述的计算机可读存储介质。

7.根据权利要求6所述的数字化像增强器暗计数测试装置，其特征在于：

还包括置于所述暗箱外的低压电源，为像增强器供电。

8.根据权利要求6所述的数字化像增强器暗计数测试装置，其特征在于：

所述光源为氘灯，其光波波长为190～400nm的连续光谱带，为紫外像增强器提供紫外线光源。

9.根据权利要求6所述的数字化像增强器暗计数测试装置，其特征在于：

所述暗箱的内壁经过哑光处理，开合处设计有胶条，防止光线进入箱体影响测试效果。

10.根据权利要求6至9任一项所述的数字化像增强器暗计数测试装置，其特征在于：

还包括服务器，所述计算机通过网络与服务器连接，通过访问服务器，各终端可共享测试结果。

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