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1、(10)申请公布号 CN 102914320 A (43)申请公布日 2013.02.06 CN 102914320 A *CN102914320A* (21)申请号 201210405460.3 (22)申请日 2012.10.22 G01C 25/00(2006.01) G01C 11/02(2006.01) (71)申请人 中国科学院西安光学精密机械研究 所 地址 710119 陕西省西安市高新区新型工业 园信息大道 17 号 (72)发明人 薛彬 杨建峰 赵葆常 解培月 黄江川 马小龙 乔卫东 李福 薛勋 昌明 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 。
2、姚敏杰 (54) 发明名称 线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置及 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种线阵 CCD 相机双向调制传递 函数测试装置及方法， 线阵 CCD 相机双向调制传 递函数测试装置包括光源、 目标板、 平行光管以及 高精度角速率转台 ； 待测试相机设置在高精度角 速率转台上 ； 目标板、 平行光管以及待测试相机 依次设置在光源的出射光路上 ； 目标板上设置有 目标板横条纹以及与目标板横条纹相互垂直的目 标板竖条纹。本发明提供了一种可直接同时测得 全系统 MTF 两个方向的系统传函数、 适用范围广 以及便于操作的线阵 CCD 相机双向调制传递函数 测试装置及方法。 (。
3、51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/2 页 2 1. 一种线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置， 其特征在于 ： 所述线阵 CCD 相机双 向调制传递函数测试装置包括光源、 目标板、 平行光管以及高精度角速率转台 ； 待测试相机 设置在高精度角速率转台上 ； 所述目标板、 平行光管以及待测试相机依次设置在光源的出 射光路上 ； 所述目标板上设置有目标板横条纹以及与目标板横条纹相互垂直的目标板竖条 纹。 2. 根据权利要求 1 所述的线阵 C。
4、CD 相机双向调制传递函数测试装置， 其特征在于 ： 所 述目标板横条纹至少是5组 ； 所述每组至少包括3对条纹 ； 所述横条纹组之间的间隔是lni (p+i/n)(l+l ) ； 其中 ： 所述 p 是任意整数 ； 所述 i 大于等于 1 小于等于 n 的整数 ； 所述 n 是目标板横条纹的组数 ； 所述 l 是目标板上每条条纹的宽度 ； 所述 l是目标板上条纹与条纹之间的间隔。 3. 根据权利要求 1 所述的线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置， 其特征在于 ： 所 述目标板竖条纹至少是5组 ； 所述每组至少包括 3对条纹 ； 所述横条纹组之间的间隔是lmj (k+j/m)(l+l 。
5、) ； 所述 k 是任意整数 ； 所述 j 大于等于 1 小于等于 n 的整数 ； 所述 m 是目标板竖条纹的组数 ； 所述 l 是目标板上每条条纹的宽度 ； 所述 l是目标板上条纹与条纹之间的间隔。 4.根据权利要求2或3所述的线阵CCD相机双向调制传递函数测试装置， 其特征在于 ： 所述目标板上每条条纹的宽度 l 满足 其中 ： 所述是平行光管的焦距 ； 所述是被测相机的焦距 ； 所述 d 是被测相机中的 CCD 像元尺寸。 5. 根据权利要求 4 所述的线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置， 其特征在于 ： 所 述目标板上每条条纹的宽度 l 与目标板上条纹与条纹之间的间隔 l是相等。
6、的。 6.一种基于权利要求1-5任一权利要求所述的线阵CCD相机双向调制传递函数测试装 置的测试方法， 其特征在于 ： 所述测试方法包括以下步骤 ： 1） 安置高精度角速率转台在一个隔震地基上， 调节转台台面水平， 旋转轴与大地垂 直 ； 2） 将被测相机安装在高精度角速率转台上， 待测试相机水平安装， 线阵 CCD 方向与转 台旋转轴平行， 保证前节点及重心靠近转台旋转轴 ； 3） 将平行光管水平安置， 高度与待测试相机光轴高度一致， 出口方向对准转台轴线 ； 4） 目标板安放在平行光管的焦面上， 目标板的条纹方向与待测试相机探测器方向匹 配， 并应用光源照明 ； 权 利 要 求 书 CN 。
7、102914320 A 2 2/2 页 3 5） 高精度角速率转台及待测试相机开机工作， 设置高精度角速率转台角速度及相机行 频， 记录图像 ； 6）分别选取图像中横竖两个方向最清晰的明暗条纹， 分别读取明条纹的平均值 及暗条纹的平均值计算得到线阵方向 MTFh和推扫方向 MTFs； 所述 所述 权 利 要 求 书 CN 102914320 A 3 1/4 页 4 线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置及方法 技术领域 0001 本发明属于光学领域， 涉及一种光学相机双向调制传递函数测试装置及方法， 尤 其涉及一种线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置及方法。 背景技术 0002 线阵。
8、 CCD 是光学遥感中广泛应用的一种传感器， 通过相机与目标的相对推扫获得 目标的图像， 是高分辨率光学遥感观测的重要的技术方案。线阵探测器由于只在一个方向 上采集光学信号， 传统的线阵 CCD 相机的整机系统调制传递函数 （MTF） 是采用带有条纹板 的平行光管进行测试， 通过手动精密调节条纹板的方位使条纹垂直于线阵探测器， 并保证 条纹大小刚好压在一个像元上， 测得的只是线阵探测器方向 MTF， 无法测得推扫方向上的 MTF， 以此作为整机系统 MTF， 这对系统像质的评价是不全面的， 特别是对存在一定像散的光 学系统 （子午方向和弧矢方向焦面有一定错位的系统） ， 当线阵方向MTF最大时。
9、， 推扫方向上 MTF 已下降较为严重。 发明内容 0003 为了解决背景技术中在实验室不能直接测量 CCD 相机的推扫方向调制传递函数 的不足及需手动精调才能获得线阵方向调制传递函数的不便等技术问题， 本发明提供了 一种可直接同时测得全系统 MTF 两个方向的系统传函数、 适用范围广以及便于操作的线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置及方法。 0004 本发明的技术解决方案是 ： 本发明提供了一种线阵 CCD 相机双向调制传递函数测 试装置， 其特殊之处在于 ： 所述线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置包括光源、 目标 板、 平行光管以及高精度角速率转台 ； 待测试相机设置在高精度。
10、角速率转台上 ； 所述目标 板、 平行光管以及待测试相机依次设置在光源的出射光路上 ； 所述目标板上设置有目标板 横条纹以及与目标板横条纹相互垂直的目标板竖条纹。 0005 上述目标板横条纹至少是 5 组 ； 所述每组至少包括 3 对条纹 ； 所述横条纹组之间 的间隔是 lni (p+i/n)(l+l ) ； 其中 ： 0006 所述 p 是任意整数 ； 0007 所述 i 是大于等于 1 小于等于 n 的整数 ； 0008 所述 n 是目标板横条纹的组数 ； 0009 所述 l 是目标板上每条条纹的宽度 ； 0010 所述 l是目标板上条纹与条纹之间的间隔。 0011 上述目标板竖条纹至少是。
11、 5 组 ； 所述每组至少包括 3 对条纹 ； 所述横条纹组之间 的间隔是 lmj (k+j/m)(l+l ) ； 0012 所述 k 是任意整数 ； 0013 所述 j 是大于等于 1 小于等于 m 的整数 ； 0014 所述 m 是目标板竖条纹的组数 ； 说 明 书 CN 102914320 A 4 2/4 页 5 0015 所述 l 是目标板上每条条纹的宽度 ； 0016 所述 l是目标板上条纹与条纹之间的间隔。 0017 上述目标板上每条条纹的宽度 l 满足 0018 其中 ： 0019 所述是平行光管的焦距 ； 0020 所述是被测相机的焦距 ； 0021 所述 d 是被测相机中的 。
12、CCD 像元尺寸。 0022 上述目标板上每条条纹的宽度 l 与目标板上条纹与条纹之间的间隔 l是相等 的。 0023 一种线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试方法， 其特殊之处在于 ： 所述测试方法 包括以下步骤 ： 0024 1） 安置高精度角速率转台在一个隔震地基上， 调节转台台面水平， 旋转轴与大地 垂直 ； 0025 2） 将被测相机安装在高精度角速率转台上， 待测试相机水平安装， 线阵 CCD 方向 与转台旋转轴平行， 保证前节点及重心靠近转台旋转轴 ； 0026 3） 将平行光管水平安置， 高度与待测试相机光轴高度一致， 出口方向对准转台轴 线 ； 0027 4） 目标板安放在。
13、平行光管的焦面上， 目标板的条纹方向与待测试相机探测器方向 匹配， 并应用光源照明 ； 0028 5） 高精度角速率转台及待测试相机开机工作， 设置高精度角速率转台角速度及相 机行频， 记录图像 ； 0029 6） 分别选取图像中横竖两个方向最清晰的明暗条纹， 分别读取明条纹的平均值 及暗条纹的平均值计算得到线阵方向 MTFh和推扫方向 MTFs； 0030 所述 0031 所述 0032 本发明提供了一种线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置及方法， 被测线阵相 机安放在高精密角速率转台上， 对平行光管焦面上的条纹目标板推扫成像， 分别读取图像 横竖两个方向上最清晰的一组明暗条纹的 DN。
14、 值， 计算即得到整机系统双向调制传递函数。 本发明解决了背景技术中推扫方向调制传递函数不能测量以及线阵方向需手动精调测量 的技术问题， 具有以下优点 ： 0033 1、 采用本发明方法后， 可以直接同时测得全系统 MTF 两个方向的系统传函 ； 2、 本发明适用于单线阵 CCD 相机系统、 多线阵 CCD 相机、 单线阵 TDI-CCD 相机系统、 多线阵 TDI-CCD 相机、 单线阵 CMOS 传感器相机、 多线阵 CMOS 传感器相机以及以其他类型单线阵探 测器的相机的整机系统 MTF 测试 ； 3、 本发明通过更换条纹板后， 适用于不同焦距和不同像 元大小的光学相机整机系统 MTF 。
15、测试 ； 4、 本测试方法实现简单、 方便， 省时省力。 附图说明 说 明 书 CN 102914320 A 5 3/4 页 6 0034 图 1 是本发明所提供的测试装置的结构示意图 ； 0035 图 2 是本发明所采用的目标板的结构的示意图 ； 0036 图 3 是本发明所采用的目标板上所设置的竖条纹的结构示意图 ； 0037 图 4 是本发明所采用的目标板上所设置的横条纹的结构示意图 ； 0038 其中 ： 0039 1- 光源 ； 2- 目标板 ； 3- 平行光管 ； 4- 被测试相机 ； 5- 高精度角速率 / 位置转台 ； 2.1- 目标板竖条纹 ； 2.2- 目标板横条纹 ； 2。
16、.1.1- 第 i 组竖条纹组 ； 2.1.2- 第 i+1 竖组竖条 纹组 ； 2.2.1- 第 i 组横条纹组 ； 2.2.2- 第 i+1 组横条纹组。 具体实施方式 0040 本发明原理 ： 采用线阵 CCD 推扫成像的技术方案的线阵 CCD 相机单帧获得的是目 标一行或一列的图像， 对目标推扫拍摄多帧后才能得到目标二维图像。设置一个同时具有 横条纹和竖条纹的条纹板置换传统方法中的目标板， 将线阵相机系统安置在转台上， 通过 转台的转动使目标和相机形成相对运动， 保持相机的行转移周期 （行频的倒数） 与目标运动 速率匹配， 通过读取条纹像中的横竖两个方向明暗条纹的 DN 值， 分别计算。
17、得到两个方向的 MTF。 0041 线阵 CCD 相机双向调制传递函数测试装置包括光源 1、 目标板 2、 平行光管 3 以及 高精度角速率转台5 ； 待测试相机4设置在高精度角速率转台5上 ； 目标板2、 平行光管3以 及待测试相机 4 依次设置在光源 1 的出射光路上 ； 目标板 2 上设置有目标板横条纹 2.2 以 及与目标板横条纹 2.2 相互垂直的目标板竖条纹 2.1。 0042 参见图 2、 图 3 以及图 4， 目标板横条纹 2.2 至少是 5 组 ； 每组至少包括 3 对条纹 ； 例如， 第 i 组横条纹组 2.2.1 以及第 i+1 组横条纹组 2.2.2。目标板竖条纹至少是。
18、 5 组 ； 每 组至少包括 3 对条纹 ； 例如第 i 组竖条纹组 2.1.1 以及第 i+1 竖组竖条纹组 2.1.2。 0043 待测试相机 4 安装在高精度角速率转台 5 上， 高精度角速率转台 5 旋转轴线与大 地垂直， 安装面与大地平行， 待测试相机4探测器线阵方向与高精度角速率转台5旋转轴平 行， 前节点及重心尽可能靠近转台旋转轴 ； 0044 目标板安装在平行光管的焦面上， 平行光管的轴线与相机光轴平行且在一个高度 上， 口径是相机口径 2 5 倍， 焦距是相机焦距的 5 10 倍， 目标板的竖条纹与探测器的线 阵方向平行， 横条纹与探测器线阵方向垂直。 0045 转 台 速 。
19、度 角 速 度 不 确 定 度 优 于 0.5%， 转 台 速 度 与 相 机 行 频 hp， 满 足 0046 设平行光管的焦距被测相机的焦距CCD 像元尺寸 d， 研制目标板， 条纹板条 纹宽度为 0047 0048 横条纹设置 n（ 5） 组， 竖条纹设置 m（ 5） 组， 每组设置 k（ 3） 对条纹， 条 纹间隔 l l， 横条纹组之间间隔（其中 p 为整数） ， 竖条纹组之间间隔 说 明 书 CN 102914320 A 6 4/4 页 7 （其中 k 为整数） 。 0049 设转台速度 ， 则相机行频 hp 为， 0050 0051 该方法包括以下实现步骤 ： 0052 获取带有。
20、横竖条纹的目标板的二维清晰图像 0053 （） 安置高精度角速率转台在一个隔震地基上， 调节转台台面水平， 旋转轴与大 地垂直 ； 0054 （） 将被测相机安装在转台上， 相机水平安装， 线阵 CCD 方向与转台旋转轴平行， 并尽量保证前节点及重心靠近转台旋转轴 ； 0055 （） 将平行光管水平安置， 高度与相机光轴高度一致， 出口方向对准转台轴线 ； 0056 （） 目标板安放在平行光管的焦面上， 目标板的条纹方向与相机探测器方向匹 配， 并应用光源照明 ； 0057 （） 转台及相机开机工作， 设置转台角速度及相机行频， 记录图像 ； 0058 分别计算线阵方向和推扫方向的 MTF 0059 （） 选取图像中横条纹方向最清晰的明暗条纹， 读取明条纹的平均值及暗条 纹的平均值计算得到线阵方向 MTFh 0060 0061 注 ： 调制传递函数 MTF 与对比传递函数 CTF 之间是 /4 的倍率关系 0062 （） 选取图像中竖条纹方向最清晰的明暗条纹， 读取明条纹的平均值及暗条 纹的平均值计算得到推扫方向 MTFs 0063 0064 注 ： 动态调制传递函数与静态调制传递函数之间是 0.637 倍率关系。 说 明 书 CN 102914320 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102914320 A 8 。