一种摄像装置的像移补偿误差测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光电成像领域，具体涉及一种摄像装置的像移补偿误差测量方法，其通过获取的动态图像的等效长度与静态图像的等效长度之间的差值，由此差值来计算像移补偿摄像装置的补偿精度；该方法的步骤是：1)建立测试平台；2)调整待测试摄像装置的参数；3)获取测试靶标的静态图像，计算测试靶标上的目标物在静态图像下的长度L1；4)获取测试靶标的动态图像，计算测试靶标上的目标物在动态图像下的长度L2；5)计算像移补偿误差ε。 1

An error compensation method for image motion compensation of an imaging device

The invention belongs to the field of photoelectric imaging, in particular to a method for measuring the image shift compensation error of the camera device, which calculates the difference value between the equivalent length of the dynamic image and the equivalent length of the static image, and calculates the compensation accuracy of the image shift compensation camera by the difference value; the step of the method is 1) to establish a test flat. Table; 2) adjust the parameters of the camera to be tested; 3) get the static image of the test target, calculate the length of the target in the static image L1; 4) get the dynamic image of the test target, calculate the length of the target in the dynamic image, L2; 5) calculate the image motion compensation error epsilon. One

【技术实现步骤摘要】
一种摄像装置的像移补偿误差测量方法
本专利技术属于光电成像领域，具体涉及一种摄像装置的像移补偿误差测量方法。
技术介绍
像移补偿技术广泛应用于航空、航天拍摄领域。由于飞行器(飞机、卫星等)飞行速度很快，即使成像设备的曝光时间很短，成像于成像设备传感器表面的图像也会产生相对位移，使得图像变得模糊。针对此种情况，需要进行像移补偿。像移补偿，就是传感器的成像区域与需要拍摄的图像目标之间没有相对位移的一种方式。像移补偿后的补偿误差是像移补偿设备的一个关键指标。传统的像移补偿误差测量方法是根据补偿后的图像与补偿前的图像，以数像素的方式确定像移误差，最终确定像移精度。对于小于1个像素的高精度补偿，传统方法不能有效测量。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种通过获取目标物直线运动过程利用等效长度的方式对摄像装置像移补偿误差进行精确测量的方法。本专利技术的具体技术方案是：本专利技术提供了一种摄像装置的像移补偿误差测量方法，包括以下步骤：1)建立测试平台；准备一个测试靶标，测试靶标上安装目标物，所述测试靶标为黑色，目标物为白色；根据测试靶标建立坐标系，以测试靶标的宽度为横坐标X，以测试靶标的高度为纵坐标Y；在正对目标的位置处安装待测试摄像装置，将待测试摄像装置或测试靶标安装在二维移动平台上；所述二维移动平台可沿横坐标X方向或纵坐标Y方向移动；2)调整摄像装置的参数；A：设置摄像装置的背景电平，使得背景灰度值全部为“0”；B：设置摄像装置固定的光圈F，固定的增益G，固定的曝光时间T；3)获取测试靶标的静态图像，计算测试靶标上的目标物在静态图像下的长度L1；4)获取测试靶标的动态图像，计算测试靶标上的目标物在动态图像下的长度L2；5)计算像移补偿误差ε，具体公式如下：进一步地，所述步骤3)具体是：3.1)计算测试靶标静态图像的感光总能量；具体计算公式如下：其中：M是测试靶标静态图像的横坐标；N是测试靶标静态图像纵坐标；其中，X≥M≥0，Y≥N≥0，gray(i,j)是每个像素点的灰度值；3.2)在测试靶标静态图像中选取目标物中任意一个区域D；并计算区域D的像素平均灰度；设定区域D中包含有S×T个像素；3.3)计算静态图像下的区域D的等效长度L1；其中：ni是区域D位于测试靶标中的水平行数，其中ni∈(0，N)。进一步地，所述步骤4)具体是：4.1)开启摄像装置的像移补偿功能以及二维移动平台，并利用摄像装置拍摄下测试靶标的动态图像，且此拍摄过程中摄像装置的参数设定和步骤2)相同；4.2)计算动态图像下区域D的像素平均灰度；具体公式如下：4.3)计算动态图像下的区域D的等效长度L2；本专利技术的有益效果是：本专利技术通过获取的动态图像的等效长度与静态图像的等效长度之间的差值，由此差值来计算像移补偿摄像装置的补偿误差，使得摄像装置的像移补偿误差不再仅仅只能达到一个像素级，从而保证了测量精度。附图说明图1为测试平台的结构简图；图2为CCD图像传感器工作原理图；图3为CCD图像传感器结构框图；图4为CCD图像传感器与目标之间无相对运动时拍摄到的图像；图5为CCD图像传感器与目标之间相对运动时拍摄到的图像；图6为测试靶标静态图像示意图；图7为测试靶标动态图像示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的方法进行具体的描述：本专利技术的测试方法依据传感器在相同条件下(到达传感器的光子总数相同)，其产生的光电子数相同为依据，测试具有像移补偿功能摄像装置的精度。下面以一个逐行转移型CCD图像传感器作为摄像装置为例进行详细说明。一、逐行转移型CCD图像传感器的工作原理：CCD图像传感器结构示意图如图2所示，将不同波段的光子信号转换为光电子信号，产生的光电子信号的强度与到达CCD图像传感器表面的光强和积分时间成正比关系。CCD图像传感器是将可见光中不同波段的光子响应，并产生相应的光电子进行输出。典型的CCD图像传感器其功能框图如图3所示，处理器(FPGA或者DSP)产生TTL时序信号，TTL时序信号经过驱动电路转换为CCD所需的驱动信号，CCD图像传感器在驱动信号作用下输出模拟信号，模拟信号经过模数转换器(AD)转换为数字信号，并经过图像处理输出最终的视频图像。在实际应用过程中，可将CCD图像传感器的输出(灰度值)用以下公式来表达：BV＝K×Lm×G×T×F-2(1)其中，BV是CCD图像传感器获取的灰度值，K为反射系数；Lm是光照强度，G为增益，T为曝光时间，F为光圈数。当固定光圈F和增益G时，曝光时间T也相同时，相同场景下，CCD图像传感器拍摄到的灰度值是一致的。二、测试原理像移补偿是由于拍摄目标在曝光时间内产生位移，导致拍摄到图像有“拖影”存在。如图4所示，CCD图像传感器与目标之间无相对运动时拍摄到的图像；如图5所示，CCD图像传感器与目标之间有相对运动时拍摄到的图像。由于有相对运动时，图像产生拖影，因此图5的图像在运动方向的长度大于图4图像。根据(一)中的结论，若图4和图5采用相同的光圈、增益和曝光时间，则图4和图5在总的灰度值是相同的。此结论基于一个假设，即目标之外的场景在CCD图像传感器上无感光信息(即成像目标无背景信息)。因此，若图5图像是像移补偿后的图像，其像移补偿误差误差为：其中：L2是像移补偿后图像的等效长度(目标运动，同时像移补偿功能开启)；L1是原始图像等效长度(无相对运动时)，ε为补偿误差。三、具体实现步骤步骤1)建立测试平台；如图1所示，准备一个测试靶标1，测试靶标1上安装目标物，所述测试靶标为黑色，目标物为白色；根据测试靶标建立坐标系，以测试靶标的宽度为横坐标X，以测试靶标的高度为纵坐标Y；在正对目标的位置处安装待测试摄像装置2，将待测试摄像装置2或测试靶标安装在二维移动平台3上；所述二维移动平台3可沿横坐标X方向或纵坐标Y方向移动；(此处二维移动平台也可以采用旋转平台来替代)步骤2)调整摄像装置的参数；A：设置摄像装置的背景电平，使得背景灰度值全部为“0”；B：设置摄像装置固定的光圈F，固定的增益G，固定的曝光时间T；如图6所示，步骤3)获取测试靶标的静态图像，计算测试靶标上的目标物在静态图像下的长度L1；步骤3.1)计算测试靶标静态图像的感光总能量；具体计算公式如下：其中：M是测试靶标静态图像的横坐标；N是测试靶标静态图像纵坐标；其中，X≥M≥0，Y≥N≥0，gray(i,j)是每个像素点的灰度值；步骤3.2)在测试靶标静态图像中选取目标物中任意一个区域D；并计算区域D的像素平均灰度；设定区域D中包含有S×T个像素；步骤3.3)计算静态图像下的区域D的等效长度L1；其中：ni是区域D位于测试靶标中的水平行数，其中ni∈(0，N)。如图7所示，步骤4)获取测试靶标的动态图像，计算测试靶标上的目标物在动态图像下的长度L2；步骤4.1)开启摄像装置的像移补偿功能以及二维移动平台，并利用摄像装置拍摄下测试靶标的动态图像，且此拍摄过程中摄像装置的参数设定和步骤2)相同；步骤4.2)计算动态图像下区域D的像素平均灰度；具体公式如下：步骤4.3)计算动态图像下的区域D的等效长度L2；步骤5)计算像移补偿误差ε，具体公式如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摄像装置的像移补偿误差测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种摄像装置的像移补偿误差测量方法，其特征在于：包括以下步骤：1)建立测试平台；准备一个测试靶标，测试靶标上安装目标物，所述测试靶标为黑色，目标物为白色；根据测试靶标建立坐标系，以测试靶标的宽度为横坐标X，以测试靶标的高度为纵坐标Y；在正对目标的位置处安装待测试摄像装置，将待测试摄像装置或测试靶标安装在二维移动平台上；所述二维移动平台可沿横坐标X方向或纵坐标Y方向移动；2)调整待测试摄像装置的参数；A：设置摄像装置的背景电平，使得背景灰度值全部为“0”；B：设置摄像装置固定的光圈F，固定的增益G，固定的曝光时间T；3)保持待测试摄像装置和测试靶标均处于静止状态，获取测试靶标的静态图像，计算测试靶标上的目标物在静态图像下的长度L1；4)利用二维移动平台使待测试摄像装置或测试靶标开始移动，获取测试靶标的动态图像，计算测试靶标上的目标物在动态图像下的长度L2；5)计算像移补偿误差ε，具体公式如下：2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，曹剑中，闫肃，闫阿奇，杨洪涛，张海峰，王华，杨磊，赵晓冬，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61