动态目标调制传递函数测量方法与装置属于光学性质测试领域；旨在提供一种可在不同视场下，即可对匀速直线运动、匀加速直线运动以及简谐运动动态目标调制传递函数进行测量，又可兼顾对静态调制传递函数进行测量，同时可将静态调制传递函数从整机调制传递函数中分离出去的动态目标调制传递函数测量方法及装置；其装置是：沿光线传播方向依次放置光源、准直物镜、光瞳耦合系统、光电成像系统；通过光电成像系统对沿导轨方向运动的光源进行成像，从图像中得到线扩展函数，并对线扩展函数进行一维傅里叶变换并取模得到动态目标调制传递函数；本发明专利技术不仅适用于静像像质评价领域，而且适用于时延光电成像系统对动态目标成像的像质评价领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于光学性质测试领域中光学传递函数测量方法与装置，尤其涉及 一种动态目标调制传递函数的测量方法与装置。 肖景技术调制传递函数是用来评价系统信息传递能力的一个重要手段。在光学领域 中，调制传递函数用来描述光学系统对图像信息的传递能力。调制传递函数测量 技术始于1955年，其测试方法的特点是以静止图象为信息源对光学镜组的传递 能力进行评价。然而，随着光电跟踪系统的发展与应用，以CCD为代表的时延 成像器件得到广泛应用，如航空摄影技术和光学成像制导技术等。在这些技术领 域中，使像质退化的主要因素除光学系统自身衍射、像差外，还有目标的高速运 动。为了考查目标高速运动对成像质量^影响，人们开始研究动态目标调制传递 函数。对动态目标调制传递函数的深入研究，不仅可以定量描述目标运动对像质 退化的影响，而且可以分析出像质退化成因，为运动模糊图像复原提供理论依据。 1991年，SPIE第1482巻"Numerical Calculation of Image Motion and Vibration Modulation Transfer Function"—文以及SPIE第1533巻"Numerical Calculation of Image Motion and Vibration Modulation Transfer Functions — a new method" 一文 分别介绍了动态目标调制传递函数的频域算法和空域算法的思想，详细推导了匀 速直线运动状态以及简谐运动状态下这两种算法的数学模型，并对动态目标调制 传递函数曲线所反映的物理意义进行了分析。其不足之处是这两篇文章仅对动态 目标调制传递函数进行数学推导及仿真，并没有对其进行实际测量。1991年5月，《OPTICAL ENGINEERING》第30巻第5号"Image Resolution Limits Resulting from Mechanical Vibrations. Part 2: Experiment"—文中第 579 580页中介绍了一台低频简谐运动动态目标调制传递函数的实验装置。该实 验装置工作原理如下通过一振动平台承载具有不同空间分辨率的鉴别率板做 简谐运动，其振动轨迹由传感器探测，并将结果在示波器上显示；函数发生器 同时对鉴别率板的运动状态进行仿真，使实验装置同时具有真实测量结果以及 仿真数据；摄影机对做简谐运动的鉴别率板进行成像，通过所成的图像可以判 断在摄影机曝光时间内鉴别率板的运动距离c/，并将运动距离c/代入到公式 MT尸^sinc(;r/力l中得到匀速直线运动动态目标调制传递函数；最后将低频简谐运动近似看成是匀速直线运动，认为求得的结果就是简谐运动动态目标调制 传递函数。并其不足之处是此实验装置只能完成对低频简谐运动动态目标调制 传递函数的测量而不能兼顾对其它运动形式的动态，目标调制传递函数进行测 量；而且，此实验装置最终的测量结果是简谐运动与整个成像系统共同作用后 的调制传递函数，且无法将成像系统自身对传递函数曲线降低的影响从测量结 果中分离出去；最重要的是，此实验装置是利用匀速直线运动动态目标调制传 递函数测量结果去代替低频简谐运动动态目标调制传递函数，测量结果会具有 较大误差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提供了一种可在不同视场 下，即可对匀速直线运动、匀加速直线运动以及简谐运动动态目标调制传递函数 进行测量，又可兼顾对静态调制传递函数进行测量，，时可将静态调制传递函数 从整机调制函数中分离出去的动态目标调制传递函数的测量方法及装置，达到提 高仪器应用范围、减小测量误差的目的。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术所述的动态目标调制传递函数测量方法包括以下步骤① 调整精密回转工作台，将光电成像系统调整到待测视场角a位置；② 在滑块处于静止状态时，光电成像系统对光源成像，如果光源采用的是点光源，则所成图像为视场角a下的静态点扩展函数/^尸；如果光源采用的是线 光源，则所成图像为视场角"下的静态线扩展函数A5K并且如果得到的是点扩展函数尸5F，将光斑中心所在行所有像素灰度值信息提取 出来，作为线扩展函数LS^③ 对静态线扩展函数L5F进行一维傅里叶变换，得到视场角"下的静态光 学传递函数； 使滑块处于待测运动状态，光电成像系统再次对光源成像，如果光源采 用的是点光源，则所成图像为视场角a下的该运动状态的整机点扩展函数^5F; 如果光源采用的是线光源，则所成图像为视场角a下该运动状态的整机线扩展函 数Z识并且如果得到的是点扩展函数尸5F，将光斑扫过行的整行像素灰度值信息提取出 来，作为该运动状态下的整机线扩展函数LSF; 对整机线扩展函数L5F进行一维傅里叶变换，得到视场角"下该运动状 态的整机光学传递函数；◎将静态光学传递函数取模得到静态调制传递函数；将整机光学传递函数 取模得到整机调制传递函数；将整机调制传递函数与静像调制传递函数在对应频 率处相除，得到视场角"下该运动状态的动态目标调制传递函数。本专利技术所述的动态目标调制传递函数测量装置由光源、准直物镜、光瞳耦合 系统、光电成像系统构成，沿光线传播方向依次放置光源、准直物镜、光瞳耦合 系统、光电成像系统。光源放置在滑块上，并可随滑块沿导轨方向做包括匀速直线运动、匀加速直 线运动以及简谐运动的一维运动。光电成像系统放置在精密转台上，并可随精密转台进行转动。如果所述的光源采用线光源，则光电成像系统中采用线阵图像传感器；如果 所述的光源采用点光源，则光电成像系统中采用面阵图像传感器。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是第一，本测量方法及装置即可以实现对匀速直线运动动态光学传递函数的测 量，又可以实现对匀加速直线运动以及简谐运动动态光学传递函数的测量。 第二，本测量方法及装置同时具有对静态光学传递函数的测量功能。 第三，本测量方法及装置可以对成像系统在不同视场下进行光学传递函数的 测量。第四，本测量方法及装置可以实现对时延成像系统对动态目标进行成像时整 机光学传递函数的测量。第五，本测量方法及装置可以将静态调制传递函数从成像系统整机调制传递 函数中分离出去，得到动态目标调制传递函数。附图说明图1是动态目标调制传递函数测量装置示意图 图2是0度视场下静态点扩展函数户5^图3是0度视场下静态线扩展函数LS《图4是0度视场下匀速直线运动的整机点扩展函数PS《 图5是0度视场下匀速直线运动的整机线扩展函数LS《图6是0度视场下静态调制传递函数Mr《图7是0度视场下匀速直线运动的整机调制传递函数M7^ 图8是0度视场下匀速直线运动的动态目标调制传递函数M77^图9是动态目标调制传递函数iwr&曲线与理论模型对比图图中l光源2准直物镜3光瞳耦合系统4光电成像系统5精密转台 6滑块7导轨具体实施例方式下面结合附图对本专利技术具体实施例作进一步详细描述。本例中，光源1与光电成像系统4中图像传感器的分别为点光源和面阵图像 传感器组合，完成对0度视场角下匀速直线运动动态目标调制传递函数的测量。图1为本专利技术所述的动态目标调制传递函数测量装置，沿光线传播方向依次 放置光源l、准直物镜2、光瞳耦合系统3、光电成像系统4。光源l放置在可以 沿导轨7方向本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种动态目标调制传递函数测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤： ①调整精密转台，将光电成像系统调整到待测视场角α位置； ②在滑块处于静止状态时，光电成像系统对光源成像，如果光源采用的是点光源，则所成图像为视场角α下的静态点扩展函数ＰＳＦ；如果光源采用的是线光源，则所成图像为视场角α下的静态线扩展函数ＬＳＦ，并且如果得到的是点扩展函数ＰＳＦ，将光斑中心所在行所有像素灰度值信息提取出来，作为线扩展函数ＬＳＦ； ③对静态线扩展函数ＬＳＦ进行一维傅里叶变换，得到视场角α下的静态光学传递函数； ④使滑块处于待测运动状态，光电成像系统再次对光源成像，如果光源采用的是点光源，则所成图像为视场角α下的该运动状态的整机点扩展函数ＰＳＦ；如果光源采用的是线光源，则所成图像为视场角α下该运动状态的整机线扩展函数ＬＳＦ，并且如果得到的是点扩展函数ＰＳＦ，将光斑扫过行的整行像素灰度值信息提取出来，作为该运动状态下的整机线扩展函数ＬＳＦ； ⑤对整机线扩展函数ＬＳＦ进行一维傅里叶变换，得到视场角α下该运动状态的整机光学传递函数； ⑥将静态光学传递函数取模得到静态调制传递函数；将整机光学传递函数取模得到整机调制传递函数；将整机调制传递函数与静像调制传递函数在对应频率处相除，得到视场角α下该运动状态的动态目标调制传递函数。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俭，谭久彬，赵烟桥，胡斌，张大庆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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