LED照明的高精度多光谱集成靶标及配套的光学检测方法技术

本发明专利技术提供了一种LED照明的高精度多光谱集成靶标及配套的光学检测方法。所述多光谱集成靶标包括多光谱集成靶板、电流可控LED光源和准直系统；多光谱集成靶板安装在准直系统的焦平面处，电流可控LED光源用于为多光谱集成靶板提供红外及白微光照明；准直系统是经像差优化、公差容限分析及热设计的卡塞格林准直系统；多光谱集成靶板上集成了十字分划线以及四种不同的分辨率检测图案。本发明专利技术将多光谱集成靶板与电流可控LED光源结合，克服了一靶专用中需要频繁更换、反复调校靶板及光源的问题，采用经过像差优化和热设计的卡塞格林准直系统，优化了成像质量，减小了系统的体积质量，并使系统有较大的公差容限和较高的温度适应性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多光轴平行性检测及分辨率检测，具体地说是一种LED照明的高精度 多光谱集成靶标及配套的光学检测方法。
技术介绍
目前，光电设备逐渐向多光谱、集成化方向发展，在一台设备中通常集成有白光、 微光以及红外等多种探测手段。这类设备在使用过程中，需要进行多光谱光轴平行性检校 和分辨率检测。针对多光谱光轴平行性检测，现有方式中通过十字分划线来测定，既可以通 过分别照明产生十字分划线，也可以利用白炽灯照明再分别更换白微光红外靶板生成，无 论哪种情况都极易产生光轴失调，影响检测精度。若还要进行白微光与红外光的分辨率检 测，则需要更换、校准靶板，导致操作繁琐，工作效率低。而且，白炽灯照明时微照度及红外 目标与背景温差难以控制，更重要的是更换靶板时会引入离焦等误差因子，并使造价高不 便于推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种LED照明的高精度多光谱集成靶标，该集成靶标 能够用于白微光与红外多光轴平行性检测以及分辨率检测。 本专利技术的目的之二就是提供一种利用LED照明的高精度多光谱集成靶标的光学 检测方法，该方法无需更换靶板，只需采用可控光源就能同时产生白微光和红外十字分划 线，且还能产生分辨率检测图样，可实现对多光谱的平行性及分辨率检测。 本专利技术的目的之一是这样实现的：一种LED照明的高精度多光谱集成靶标，包括 多光谱集成靶板、电流可控LED光源和卡塞格林准直系统；所述多光谱集成靶板安装在所 述卡塞格林准直系统的焦平面处，所述电流可控LED光源用于为所述多光谱集成靶板提供 红外及白微光照明； 所述卡塞格林准直系统包括镜筒及设置在所述镜筒内的主镜和次镜； 所述多光谱集成靶板包括圆形靶板，在所述圆形靶板上刻有十字分划线，所述十字分 划线的中心位于所述圆形靶板的中心，所述十字分划线将所述圆形靶板分为四个象限；在 圆形靶板的四个象限内分别刻有不同的分辨率检测图案； 第一象限内的分辨率检测图案由四组线条构成，每一组中有四根等间距的线条；四组 线条中，第一组线条均为竖线条，该组位于左上角；第二组线条均为横线条，该组位于右下 角；第三组线条与第一组线条呈45°夹角，该组位于左下角；第四组线条与第一组线条呈 45°夹角，且与第三组线条垂直，该组位于右上角； 第二象限内的分辨率检测图案与第一象限内的分辨率检测图案相同，但两者的分辨率 不同； 第三象限内的分辨率检测图案是由四根等间距、宽高比为1:7的竖线条形成的四杆靶 图案； 第四象限内的分辨率检测图案由左右两组线条构成，每一组中有三根等间距的线条； 左侧组中是竖线条，右侧组中是横线条。 所述十字分划线的线条长度为22mm，宽度为0· 5mm;第一象限内的分辨率检测图 案中的线条宽度为〇. 16mm;第二象限内的分辨率检测图案中的线条宽度为0. 08mm;第三象 限内的分辨率检测图案中的线条宽度为〇. 25mm，高度为1. 75mm;第四象限内的分辨率检测 图案中的线条宽度为lmm〇 所述圆形靶板是在基底上镀铬而形成，所述基底为硫化锌晶体；所述圆形靶板的 直径为30mm，厚度为5mm〇 所述卡塞格林准直系统中的镜筒采用硬钢制成，所述卡塞格林准直系统中的主镜 和次镜均采用微晶玻璃制成。 所述塞格林准直系统的系统焦距为1000mm，主次镜间距为132. 603mm，次镜与像 面间距为319. 380mm，主镜conic系数为-0· 687,次镜conic系数为-0· 1715。 本专利技术的目的之二是这样实现的：一种利用LED照明的高精度多光谱集成靶标的 光学检测方法，包括如下步骤： 1) 、布设如权利要求1所述的LED照明的高精度多光谱集成靶标； 2) 、采用LED照明的高精度多光谱集成靶标对待测设备进行分辨率检测或对多光谱光 轴进行平行性检测； 对待测设备进行分辨率检测包括以下三种情况： ① 、对红外热像仪进行最小可分辨温差检测； 打开电流可控LED光源，使电流可控LED光源因热辐射发出的红外光透过多光谱集成 靶板，并经卡塞格林准直系统后入射至红外热像仪； 由两个温度传感器分别检测多光谱集成靶板上第三象限内四杆靶图案中心及边缘的 温度； 调整电流可控LED光源的电流由低至高逐渐升高，待人眼通过红外热像仪能够清晰观 察到四杆靶图案图像时，停止对电流可控LED光源的电流进行调整，记录此时两个温度传 感器所测温度，两个温度传感器所测温度之差即为红外热像仪的最小可分辨温差； ② 、对可见光设备进行角分辨率检测； 打开电流可控LED光源，使电流可控LED光源所发的可见光透过多光谱集成靶板，并经 卡塞格林准直系统后入射至可见光设备； 调节电流可控LED光源的电流至额定电流，人眼通过可见光设备观察多光谱集成靶板 上第一象限和第二象限的分辨率检测图案；通过观察分辨率检测图案的清晰与否，来确定 可见光设备的角分辨率； ③ 、对微光夜视仪进行角分辨率检测； 使微光夜视仪正对多光谱集成靶标，人眼观察多光谱集成靶板上第四象限的分辨率检 测图案，同时调节电流可控LED光源的电流由零逐渐增大，直至能够观察到第四象限的分 辨率检测图案；通过判断第四象限内图案能否被清晰观察，即可确定微光夜视仪的角分辨 率； 对多光谱光轴进行平行性检测包括以下步骤： a、打开电流可控LED光源并调整其电流，使电流可控LED光源所发的可见光及由于热 辐射发出的红外光透过多光谱集成靶板，并经卡塞格林准直系统后出射出去； b、通过第一待测设备观察多光谱集成靶板；调整第一待测设备使其光轴中心与多光谱 集成靶板图像十字分划线中心重合，将第一待测设备光轴作为基准光轴； C、检测其它待测设备光轴与基准光轴之间的偏差角，即可实现对多光谱光轴平行性的 检测。 步骤c中检测其它待测设备光轴与基准光轴之间的偏差角具体是：通过待测设备 观察多光谱集成靶板，并用CCD采集通过该待测设备所观察到的图像，在图像中分别找出 待测设备本身十字分划线和多光谱集成靶板十字分划线；在多光谱集成靶板十字分划线中 找出中心点（X。，y。)，在待测设备十字分划线中找出中心点（X，y)及每密位对应像素值k; 再根据公￥_，即可求得该待测设备的光轴与基准光轴之间的偏差 角。 找出图像中十字分划线中心点的具体步骤为： 利用Hough变换原理，在采集到的图像中寻找最长的两条直线段，并计算其中某条直 行段相对水平方向或垂直方向的偏转角度α;将图像旋转角度α，使两条直行段分别处于 水平方向和垂直方向；之后利用能量累积方法，分别求图像中两条直行段上的灰度累积极 值，所得极值点即为十字分划线的中心点。 步骤①中，由两个温度传感器分别检测多光谱集成靶板上第三象限内四杆靶图案 中心及边缘的温度，具体是： 两个温度传感器分别为第一温度传感器和第二温度传感器；以电流可控LED光源为原 点（0,0)建立坐标系，多光谱集成靶板的中心位于坐标系的X轴上，且多光谱集成靶板的中 心坐标为（55，0)，多光谱集成靶板上四杆靶图案的中心坐标为（55，4. 09); 第一温度传感器所在位置坐标为（23. 32，50 )，第一温度传感器用于检测多光谱集成靶 板上四杆靶图案边缘的温度；第二温度传感器所在位置坐标为（37. 94,40)，第二温度传感 器用于检测多光谱集成靶板上四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED照明的高精度多光谱集成靶标，其特征是，包括多光谱集成靶板、电流可控LED光源和卡塞格林准直系统；所述多光谱集成靶板安装在所述卡塞格林准直系统的焦平面处，所述电流可控LED光源用于为所述多光谱集成靶板提供红外及白微光照明；所述卡塞格林准直系统包括镜筒及设置在所述镜筒内的主镜和次镜；所述多光谱集成靶板包括圆形靶板，在所述圆形靶板上刻有十字分划线，所述十字分划线的中心位于所述圆形靶板的中心，所述十字分划线将所述圆形靶板分为四个象限；在圆形靶板的四个象限内分别刻有不同的分辨率检测图案；第一象限内的分辨率检测图案由四组线条构成，每一组中有四根等间距的线条；四组线条中，第一组线条均为竖线条，该组位于左上角；第二组线条均为横线条，该组位于右下角；第三组线条与第一组线条呈45°夹角，该组位于左下角；第四组线条与第一组线条呈45°夹角，且与第三组线条垂直，该组位于右上角；第二象限内的分辨率检测图案与第一象限内的分辨率检测图案相同，但两者的分辨率不同；第三象限内的分辨率检测图案是由四根等间距、宽高比为1:7的竖线条形成的四杆靶图案；第四象限内的分辨率检测图案由左右两组线条构成，每一组中有三根等间距的线条；左侧组中是竖线条，右侧组中是横线条。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志斌，秦梦泽，宋岩，肖文健，肖程，刘先红，
申请(专利权)人：中国人民解放军总装备部军械技术研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13