一种光学无热化设计检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术提出一种光学无热化设计检测系统及检测方法，系统包括通信模块、视频采集模块、图像清晰度评价模块以及温补调焦曲线拟合模块；图像清晰度评价模块实时提取视频图像的特征向量，并根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，通过遍历调焦范围得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量；温补调焦曲线拟合模块根据输入的不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线。本发明专利技术通过模拟机载环境温度进行试验，绘制不同温度下的最佳调焦量曲线，并将其固化在光电产品内部，实现光学系统的无热化设计。检测系统中图像质量检测采用图像清晰度进行客观评价，并自动绘制温补调焦曲线，省事实力，能对多批次光电产品进行测试，重复性高。

Optical athermal design detection system and detection method

The invention provides an optical athermalization detection system and method system, including communication module, video capture module, image sharpness evaluation module, temperature compensation module focusing curve fitting; image feature vector is extracted in real time video image clarity evaluation module, and according to the image quality identification algorithm for feature vector analysis, get the best focusing image most clearly when the amount of current temperature by traversing the focusing range; temperature compensated focusing curve fitting module according to the best fitting focusing amount input under different temperature of the airborne temperature range of the optimum focusing curve. By simulating the test of the airborne environment temperature, the optimal focusing curve is drawn at different temperatures, and is solidified in the photoelectric product to realize the athermal design of the optical system. In the detection system, the image quality is evaluated objectively by the image definition, and the temperature compensation curve is drawn automatically, which can be used to test the batch photoelectric products.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机载光电系统环境光学系统无热化检测
，具体涉及一种光学系统无热化设计检测系统及检测方法。
技术介绍
通常设计光学系统时，都只考虑在一般条件(常温、常压)下光学材料的特性。而处在机载环境下的光学系统，如机载光电系统等，它们所承受的温度、压力及太阳辐射与地面相差极大。由于这些因素的影响，光学材料的折射率、厚度以及光学系统的间隔等参数都将发生变化，从而引起成像质量的变化。光学系统无热化技术是通过一定的温度补偿技术，使光学系统在一个较大的温度范围内保持焦距不变或变化很小，从而保证光学系统在该温度范围内都有较好的像质。该温度补偿技术有两种途径：一种是采用图像质量评价函数实时对不同环境温度下、不同调焦量的图像进行分析，实时确定最佳调焦量；该种方法需要实时处理大量图像，对处理速度要求很高。另一种是将不同温度下的最佳调焦量文件提前烧录在光电产品中，从而在机载环境温度下进行自动调焦，确保光学无热化设计，该最佳调焦量文件是通过人工观察不同调焦量下的视频图像，找出最清晰图像对应的调焦位置作为该点的最佳调焦量。该种方法需要提前进行温补调焦试验，模拟机载环境温度下对光电产品进行调焦，人眼判读图像最清晰时对应的调焦量，需要耗费大量的人力，并且对判读人员的专业程度、精力集中程度要求较高，受人为主观影响较大。
技术实现思路
为克服现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种光学无热化设计检测系统及检测方法，在做温补调焦试验时，使用图像质量评价函数对图像进行评价，找出机载环境温度下的最佳调焦量曲线。本专利技术的技术方案为：所述一种光学无热化设计检测系统，其特征在于：包括通信模块、视频采集模块、图像清晰度评价模块以及温补调焦曲线拟合模块；所述通信模块通过航空总线与处于高低温试验箱中的光学产品通信，接收当前温度、调焦量信息，并发送给图像清晰度评价模块；视频采集模块通过视频接口采集光学产品的视频图像，并输出给图像清晰度评价模块；图像清晰度评价模块实时提取视频图像的特征向量，并根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，通过遍历调焦范围得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，并将温度信息和最佳调焦量发送给温补调焦曲线拟合模块；温补调焦曲线拟合模块根据输入的不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线。所述一种光学无热化设计检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：检测系统发送调焦指令给光电产品，并接收此刻温度、调焦量信息；步骤2：接收该调焦量下的光电产品视频图像；步骤3：提取光电产品视频图像的特征向量；步骤4：根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，根据分析输出结果确定该图像质量；步骤5：判断调焦范围是否遍历完成，若是，则得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，进入步骤6，若否，则按照调焦步长，控制光电产品调焦机构改变调焦量，并返回步骤1；步骤6：判断机载环境温度范围是否遍历完成，若是，则根据不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线，若否，则按照温度调节步长，控制高低温试验箱调整试验温度，并返回步骤1。有益效果本专利技术提出的光学无热化设计检测系统及方法，通过模拟机载环境温度进行试验，绘制不同温度下的最佳调焦量曲线，并将其固化在光电产品内部，实现光学系统的无热化设计。检测系统中图像质量检测采用图像清晰度进行客观评价，并自动绘制温补调焦曲线，省事实力，能对多批次光电产品进行测试，重复性高。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1：光学无热化设计检测系统组成以及试验布局图；图2：温补调焦曲线绘制流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的目的是提供一种光学无热化设计检测系统及检测方法，用于在光学系统组装到光电产品内部之后，对机载环境温度范围内的最佳调焦量进行检测和试验，通过温补调焦试验，使用图像质量评价函数对图像进行评价，找出机载环境温度下的最佳调焦量曲线，将得到的温补调焦曲线固化在光电产品内部，实现机载环境温度下光学系统的无热化设计。如图1所示，光学无热化设计检测系统，包括通信模块、视频采集模块、图像清晰度评价模块以及温补调焦曲线拟合模块；所述通信模块通过航空总线与处于高低温试验箱中的光学产品通信，接收当前温度、调焦量信息，并发送给图像清晰度评价模块；视频采集模块通过视频接口采集光学产品的视频图像，并输出给图像清晰度评价模块；图像清晰度评价模块实时提取视频图像的特征向量，并根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，通过遍历调焦范围得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，并将温度信息和最佳调焦量发送给温补调焦曲线拟合模块；温补调焦曲线拟合模块根据输入的不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线。具体的检测步骤为：步骤1：检测系统发送调焦指令给光电产品，并接收此刻温度、调焦量信息；步骤2：接收该调焦量下的光电产品视频图像；步骤3：提取光电产品视频图像的特征向量；步骤4：根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，根据分析输出结果确定该图像质量；步骤5：判断调焦范围是否遍历完成，若是，则得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，进入步骤6，若否，则按照调焦步长，控制光电产品调焦机构改变调焦量，并返回步骤1；步骤6：判断机载环境温度范围是否遍历完成，若是，则根据不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线，若否，则按照温度调节步长，控制高低温试验箱调整试验温度，并返回步骤1。其中的图像清晰度评价模块及其内部采用的图像质量判别算法可以采用人眼视觉系统模拟法、人工神经网络法以及MTF函数评价法等，而典型的清晰度评价函数有sobel算子、laplace算子以及图像直方图等。通过对图像进行仿真，我们发现基于直方图集中度算法在实际情况下变化幅度很小，不利于调焦结果的判定，而基于SMD算子和拉普拉斯算子的调焦算法单调性并没有出现偏差，基于拉普拉斯算子的调焦函数变化幅度最小，适用于细调焦处理，基于SMD算子的调焦算法适用于粗调焦处理，所以本实施例中图像清晰度评价模块内部图像质量判别算法将三者结合一起，粗调焦时采用基于SMD算子的调焦算法，细调焦时采用基于拉普拉斯算子的调焦函数，而基于直方图集中度的算法单调性比较稳定，作为一种辅助的算法，以防止其他两种算法可能出现的多峰性而引起的实验判断误差。尽管上面已经示出和描述了本专利技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本专利技术的原理和宗旨的情况下在本专利技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学无热化设计检测系统，其特征在于：包括通信模块、视频采集模块、图像清晰度评价模块以及温补调焦曲线拟合模块；所述通信模块通过航空总线与处于高低温试验箱中的光学产品通信，接收当前温度、调焦量信息，并发送给图像清晰度评价模块；视频采集模块通过视频接口采集光学产品的视频图像，并输出给图像清晰度评价模块；图像清晰度评价模块实时提取视频图像的特征向量，并根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，通过遍历调焦范围得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，并将温度信息和最佳调焦量发送给温补调焦曲线拟合模块；温补调焦曲线拟合模块根据输入的不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线。

【技术特征摘要】
1.一种光学无热化设计检测系统，其特征在于：包括通信模块、视频采集模块、图像清晰度评价模块以及温补调焦曲线拟合模块；所述通信模块通过航空总线与处于高低温试验箱中的光学产品通信，接收当前温度、调焦量信息，并发送给图像清晰度评价模块；视频采集模块通过视频接口采集光学产品的视频图像，并输出给图像清晰度评价模块；图像清晰度评价模块实时提取视频图像的特征向量，并根据图像质量判别算法对特征向量进行分析，通过遍历调焦范围得到当前温度点下图像最清晰时的最佳调焦量，并将温度信息和最佳调焦量发送给温补调焦曲线拟合模块；温补调焦曲线拟合模块根据输入的不同温度点下的最佳调焦量拟合整个机载环境温度范围内的最佳调焦量曲线。2.一种利用权利要求1所述检测系统进...

【专利技术属性】
技术研发人员：原玢，张鹏，冯长远，翟方超，耿国，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41