CN113188776B - 一种复眼成像重合度检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种复眼成像重合度检测系统及检测方法,涉及一种成像检测系统及方法。图像计算机显示热像仪检测到的红外图像并分析其像素坐标信息,纵向一维移动台上固定横向一维移动台,横向一维移动台上固定红外复眼成像系统,移动台控制计算机实现横向一维移动台及纵向一维移动台的位置控制,红外复眼成像系统的出像窗口与热像仪的探测窗口水平对应,掩模组件作为光阑安装在红外复眼成像系统的出像窗口外端,通过旋动调整螺钉能够调整相对于复眼透镜阵列的位置,阵列排布的取光口通过遮光块进行封堵。可以定量检测红外复眼成像系统合成的红外图像的重合度,标定红外复眼系统的技术参数,作为评价红外复眼成像系统性能的关键指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像检测系统及方法,尤其是一种复眼成像重合度检测系统及检测方法,属于光电成像技术领域。
背景技术
红外复眼成像系统由黑体光源、靶标透镜和复眼透镜阵列组成。靶标透镜和复眼透镜阵列是红外复眼成像系统的核心光学组件,靶标透镜一侧表面上刻蚀的靶标和复眼透镜阵列一侧面的微透镜一一对应,靶标经光源照射后通过复眼合成靶标图像,用于模拟红外光学目标。由于靶标透镜和复眼透镜阵列在加工制造过程中产生一定的形状误差、位置误差和两组镜片的装配精度误差,综合导致靶标经复眼合成的图像在二维平面上会产生一定程度的分散。镜片的加工精度和装配精度越高,红外复眼成像系统所合成图像的离散度越小,重合度越高,图像越清晰。因此,定量地检测出红外复眼成像系统所合成的图像在二维平面上的位置一致性,量化红外复眼成像系统合成图像的清晰度,对评价红外复眼成像系统的性能指标有着重要意义。然而,目前缺少对复眼成像重合度进行有效检测的系统及方法。
发明内容
为检测红外复眼合成图像的清晰度问题,本发明提供一种复眼成像重合度检测系统及检测方法,它可以定量检测红外复眼成像系统合成的红外图像的重合度,并以此为检测结果量化所合成图像的清晰度,用于检测红外复眼成像系统的成像一致性,标定红外复眼系统的技术参数,作为评价红外复眼成像系统性能的关键指标。
为实现上述目的,本发明采取下述技术方案:
一种复眼成像重合度检测系统,包括包括实验台、图像计算机、热像仪、掩模组件、红外复眼成像系统、横向一维移动台、纵向一维移动台、移动台控制器以及移动台控制计算机,所述实验台上固定安装图像计算机、热像仪、纵向一维移动台、移动台控制器和移动台控制计算机,所述图像计算机显示所述热像仪检测到的红外图像并分析其像素坐标信息,所述纵向一维移动台上表面固定横向一维移动台,所述横向一维移动台上表面固定红外复眼成像系统,所述移动台控制计算机发送控制信号给所述移动台控制器分别实现对横向一维移动台及纵向一维移动台的位置控制,所述红外复眼成像系统的出像窗口与热像仪的探测窗口水平对应形成检测光路,红外复眼成像系统包括由内向外依次安装在出像窗口内的黑体光源、靶标透镜及复眼透镜阵列,所述复眼透镜阵列上呈阵列排布有多个复眼透镜子结构,所述靶标透镜上呈阵列排布有与所述复眼透镜子结构一一对应的多个靶标,所述黑体光源、靶标透镜上的所述靶标与对应的复眼透镜子结构共同组成复眼子系统,所述掩模组件作为光阑安装在红外复眼成像系统的出像窗口外端,掩模组件包括掩模版及多个遮光块,所述掩模版四角位置共安装有八个调整螺钉与红外复眼成像系统的出像窗口紧固定位,通过旋动所述调整螺钉能够调整掩模版相对于复眼透镜阵列的位置,掩模版中间位置呈阵列排布开设多个取光口,所述取光口与复眼透镜阵列的复眼透镜子结构尺寸一致,所述多个遮光块一一插装在掩模版的多个取光口上对其进行封堵。
一种复眼成像重合度检测系统的检测方法,包括以下步骤:
步骤一:在红外复眼成像系统中选取一个复眼子系统进行单独成像检测,将该复眼子系统在掩模版上对应的取光口敞开,通过旋动调整螺钉调整掩模版相对于复眼透镜阵列的位置,使敞开的取光口与该复眼透镜子结构位置重合,掩模版上其余取光口分别用遮光块插装封堵,通过掩模组件遮挡除上述复眼子系统外的其它复眼子系统;
步骤二:通过移动台控制计算机发送控制信号给移动台控制器分别对横向一维移动台及纵向一维移动台的位置进行控制,使红外复眼成像系统的出像窗口对准热像仪的探测窗口,直至检测光路轴心重合,图像计算机显示出热像仪检测到的复眼子系统所成的图像;
步骤三:通过图像计算机在二维正交两个方向上采集位于中心的复眼子系统所成图像,以该图像做为参照样,特征点共计k个像素坐标,分别记为(Px1,Py1)、(Px2,Py2)……(Pxk,Pyk),求取中心像素坐标(Px,Py),
步骤四:在其它复眼子系统中进行抽样任选多个复眼子系统,依次按照步骤一至步骤三相同的方法,记录第i行第j列复眼子系统所成图像在二维正交两个方向上的像素坐标,分别记为(Pxij 1,Pyij 1)、(Pxij 2,Pyij 2)……(Pxij k,Pyij k),计算中心坐标(Pxij,Pyij),
步骤五:按下式分别计算横向离散度ΔDxij和纵向离散度ΔDyij,
m为复眼子系统的行数,n为复眼子系统的列数,合成图像离散度记为D,D=max{ΔDxij,ΔDyij}(i=1,…,m;j=1,…,n),重合度记为C,C=1-D。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明提供了一种对复眼成像重合度进行有效检测的系统及方法,可有效检测复眼成像系统的图像合成精度,以图像的重合度作为被测系统成像清晰度的指标,以此指标评价被测系统的性能,作为用来检测复眼成像系统成像清晰度的技术指标之一,合成图像的重合度越高则图像越清晰,对评价红外复眼成像系统的性能指标有着重要意义。
附图说明
图1是本发明的复眼成像重合度检测系统的结构示意图;
图2是本发明的掩模组件的装配结构示意图;
图3是本发明的掩模版的结构示意图;
图4是图2的A-A剖视图;
图5是本发明的复眼子系统成像原理图;
图6是本发明的遮光块的右视图;
图7是本发明的遮光块的正视图;
图8是本发明的遮光块的左视图;
图9是本发明的复眼透镜阵列的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是发明的一部分实施例,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做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。
一种复眼成像重合度检测系统,参照图1所示进行搭建,包括实验台1、图像计算机2、热像仪3、掩模组件4、红外复眼成像系统5、横向一维移动台6、纵向一维移动台7、移动台控制器8以及移动台控制计算机9,所述实验台1上表面固定安装图像计算机2、热像仪3、纵向一维移动台7、移动台控制器8和移动台控制计算机9,所述图像计算机2与热像仪3电性连接,用于显示所述热像仪3检测到的红外图像并分析其像素坐标信息,所述纵向一维移动台7上表面固定横向一维移动台6,所述横向一维移动台6上表面固定红外复眼成像系统5,所述移动台控制计算机9与移动台控制器8电性连接,所述移动台控制器8与横向一维移动台6及纵向一维移动台7电性连接,移动台控制计算机9发送控制信号给移动台控制器8分别实现对横向一维移动台6及纵向一维移动台7的位置控制,所述红外复眼成像系统5的出像窗口与热像仪3的探测窗口水平对应设置,二者之间形成检测光路,纵向一维移动台7的移动方向与检测光路垂直设置,横向一维移动台6的移动方向同时与纵向一维移动台7的移动方向以及检测光路垂直设置;
结合图4所示,红外复眼成像系统5是一种红外目标模拟器,其核心组件包括由内向外依次安装在出像窗口内的黑体光源13、靶标透镜14及复眼透镜阵列15;
结合图9所示,所述复眼透镜阵列15上呈阵列排布有多个复眼透镜子结构,图9给出的实例为行列数分别为20行20列且每个所述复眼透镜子结构为边长l1=3mm的正方形;
结合图5所示,所述靶标透镜14上呈阵列排布有与复眼透镜子结构一一对应的多个靶标,所述黑体光源13、靶标透镜14上的所述靶标与对应的复眼透镜子结构共同组成复眼子系统;
结合图2~图4所示,所述掩模组件4作为光阑安装在红外复眼成像系统5的出像窗口外端,掩模组件4包括掩模版10及多个遮光块11,所述掩模版10四角位置共安装有八个调整螺钉12,所述调整螺钉12与掩模版10通过螺纹副配合,掩模组件4依靠调整螺钉12与红外复眼成像系统5的出像窗口紧固定位,并且通过旋动调整螺钉12能够调整掩模版10相对于复眼透镜阵列15的位置,掩模版10中间位置呈阵列排布开设多个取光口,所述取光口与复眼透镜阵列15的复眼透镜子结构尺寸一致,图3给出的实例为行列数分别为9行9列且每个取光口为边长l2=3mm的正方形,每相邻两个取光口的间隔l3=3mm,结合图4所示在掩模版10边缘外扩设置有翼板,在通过调整螺钉12调整掩模版10相对于复眼透镜阵列15的位置时,复眼透镜阵列15边缘也始终被掩模版10遮挡;
结合图6~图8所示,所述遮光块11顶端与取光口尺寸一致,能够插装在取光口内对其进行封堵,图8给出的实例为遮光块11顶端为边长l4=3mm的正方形块,遮光块11中间为四棱台状对遮光块11的插装起限位作用,结合图4所示在取光口外部设置与遮光块11中间的四棱台吻合的坡面,遮光块11封堵时更加稳定,在没有遮光块11封堵时坡面外侧开口所成楔角大于复眼子系统的视场角,避免取光口对复眼子系统视场的遮挡,遮光块11尾端为圆柱杆状,便于通过手或镊子等工具进行夹持从而安拆遮光块11,多个遮光块11一一插装在掩模版10的多个取光口上;
结合图5所示,在检测时掩模组件4遮挡红外复眼成像系统5,只保留一个复眼子系统进行单独成像检测,此时该复眼子系统对应的遮光块11取下相应取光口敞开,通过旋动旋动调整螺钉12调整掩模版10相对于复眼透镜阵列15的位置,使取光口与复眼透镜子结构位置重合,其余非检测部分的复眼子系统被遮挡,复眼子系统成像原理参照图5所示;
一种复眼成像重合度检测系统的检测方法,包括以下步骤:
步骤一:在红外复眼成像系统5中选取一个复眼子系统进行单独成像检测,将该复眼子系统在掩模版10上对应的取光口敞开,通过旋动调整螺钉12调整掩模版10相对于复眼透镜阵列15的位置,使敞开的取光口与该复眼透镜子结构位置重合,掩模版10上其余取光口分别用遮光块11插装封堵,通过掩模组件4遮挡除上述复眼子系统外的其它复眼子系统;
步骤二:通过移动台控制计算机9发送控制信号给移动台控制器8分别对横向一维移动台6及纵向一维移动台7的位置进行控制,使红外复眼成像系统5的出像窗口对准热像仪3的探测窗口,直至检测光路轴心重合,图像计算机2显示出热像仪3检测到的复眼子系统所成的图像;
步骤三:通过图像计算机2在二维正交两个方向上采集位于中心的复眼子系统所成图像,以该图像做为参照样,特征点共计k个像素坐标,分别记为(Px1,Py1)、(Px2,Py2)……(Pxk,Pyk),求取中心像素坐标(Px,Py),
步骤四:在其它复眼子系统中进行抽样任选多个复眼子系统,依次按照步骤一至步骤三相同的方法,记录第i行第j列复眼子系统所成图像在二维正交两个方向上的像素坐标,分别记为(Pxij 1,Pyij 1)、(Pxij 2,Pyij 2)……(Pxij k,Pyij k),计算中心坐标(Pxij,Pyij),
步骤五:按下式分别计算横向离散度ΔDxij和纵向离散度ΔDyij,
m为复眼子系统的行数,n为复眼子系统的列数,合成图像离散度记为D,D=max{ΔDxij,ΔDyij}(i=1,…,m;j=1,…,n),重合度记为C,C=1-D。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的装体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种复眼成像重合度检测系统,包括红外复眼成像系统(5),所述红外复眼成像系统(5)包括由内向外依次安装在出像窗口内的黑体光源(13)、靶标透镜(14)及复眼透镜阵列(15),所述复眼透镜阵列(15)上呈阵列排布有多个复眼透镜子结构,所述靶标透镜(14)上呈阵列排布有与所述复眼透镜子结构一一对应的多个靶标,所述黑体光源(13)、靶标透镜(14)上的所述靶标与对应的复眼透镜子结构共同组成复眼子系统,其特征在于:包括实验台(1)、图像计算机(2)、热像仪(3)、掩模组件(4)、横向一维移动台(6)、纵向一维移动台(7)、移动台控制器(8)以及移动台控制计算机(9),所述实验台(1)上固定安装图像计算机(2)、热像仪(3)、纵向一维移动台(7)、移动台控制器(8)和移动台控制计算机(9),所述图像计算机(2)显示所述热像仪(3)检测到的红外图像并分析其像素坐标信息,所述纵向一维移动台(7)上表面固定横向一维移动台(6),所述横向一维移动台(6)上表面固定红外复眼成像系统(5),所述移动台控制计算机(9)发送控制信号给所述移动台控制器(8)分别实现对横向一维移动台(6)及纵向一维移动台(7)的位置控制,红外复眼成像系统(5)的出像窗口与热像仪(3)的探测窗口水平对应形成检测光路,所述掩模组件(4)作为光阑安装在红外复眼成像系统(5)的出像窗口外端,掩模组件(4)包括掩模版(10)及多个遮光块(11),所述掩模版(10)四角位置共安装有八个调整螺钉(12)与红外复眼成像系统(5)的出像窗口紧固定位,通过旋动所述调整螺钉(12)能够调整掩模版(10)相对于复眼透镜阵列(15)的位置,掩模版(10)中间位置呈阵列排布开设多个取光口,所述取光口与复眼透镜阵列(15)的复眼透镜子结构尺寸一致,所述多个遮光块(11)一一插装在掩模版(10)的多个取光口上对其进行封堵,选取一个复眼子系统进行成像检测,掩模版(10)上对应的取光口敞开其余取光口分别用遮光块(11)插装封堵,通过图像计算机(2)在二维正交两个方向上采集位于中心的复眼子系统所成图像,以该图像做为参照样,求取中心像素坐标(Px,Py),在其它复眼子系统中进行抽样任选多个复眼子系统,计算中心坐标(Pxij,Pyij),再分别计算横向离散度ΔDxij和纵向离散度ΔDyij,最终求取合成图像离散度进而得到重合度。
2.根据权利要求1所述的一种复眼成像重合度检测系统,其特征在于:所述掩模版(10)边缘外扩设置有翼板。
3.根据权利要求1所述的一种复眼成像重合度检测系统,其特征在于:所述遮光块(11)中间为四棱台状,所述取光口外部设置与其吻合的坡面,遮光块(11)尾端为圆柱杆状。
4.一种根据权利要求1所述的复眼成像重合度检测系统的检测方法,其特征在于:所述检测方法包括以下步骤:
步骤一:在红外复眼成像系统(5)中选取一个复眼子系统进行单独成像检测,将该复眼子系统在掩模版(10)上对应的取光口敞开,通过旋动调整螺钉(12)调整掩模版(10)相对于复眼透镜阵列(15)的位置,使敞开的取光口与该复眼透镜子结构位置重合,掩模版(10)上其余取光口分别用遮光块(11)插装封堵,通过掩模组件(4)遮挡除上述复眼子系统外的其它复眼子系统;
步骤二:通过移动台控制计算机(9)发送控制信号给移动台控制器(8)分别对横向一维移动台(6)及纵向一维移动台(7)的位置进行控制,使红外复眼成像系统(5)的出像窗口对准热像仪(3)的探测窗口,直至检测光路轴心重合,图像计算机(2)显示出热像仪(3)检测到的复眼子系统所成的图像;
步骤三:通过图像计算机(2)在二维正交两个方向上采集位于中心的复眼子系统所成图像,以该图像做为参照样,特征点共计k个像素坐标,分别记为(Px1,Py1)、(Px2,Py2)……(Pxk,Pyk),求取中心像素坐标(Px,Py),
步骤四:在其它复眼子系统中进行抽样任选多个复眼子系统,依次按照步骤一至步骤三相同的方法,记录第i行第j列复眼子系统所成图像在二维正交两个方向上的像素坐标,分别记为(Pxij 1,Pyij 1)、(Pxij 2,Pyij 2)……(Pxij k,Pyij k),计算中心坐标(Pxij,Pyij),
步骤五:按下式分别计算横向离散度ΔDxij和纵向离散度ΔDyij,
m为复眼子系统的行数,n为复眼子系统的列数,合成图像离散度记为D,D=max{ΔDxij,ΔDyij}(i=1,…,m;j=1,…,n),重合度记为C,C=1-D。
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"A photo composite detection based on eye specular highlights using pixel-based approach";Prastyawan Aji Nugraha;《2015 3rd International Conference on Information and Communication Technology (ICoICT)》;20151230;第1-6页 * |
"基于液体透镜的复眼透镜阵列的照明特性研究";郭昊成;《电脑知识与技术》;20201230;第16卷(第29期);第210-211页 * |
"新型多光谱复眼透镜的研制及应用";金建;《真空科学与技术学报》;20161230;第36卷(第09期);第1077-1083页 * |
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CN113188776A (zh) | 2021-07-30 |
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