一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法，包括如下步骤：步骤1、用户界面模块接收用户的输入，并将用户的输入以请求的形式发送到流程控制模块；步骤2、流程控制模块解析用户的请求，调用相应的测试脚本，通过调用均匀光源系统与待测相机的接口，控制待测相机与均匀光源系统，实现制冷、设置配置值、控制曝光强度与曝光时间，成像，并进行具体测试，包括FPN测试、暗电流测试、增益、噪声、响应线性度与满阱容量测试、坏点测试。本发明专利技术充分考虑到了科学级CMOS相机的特性，针对其性能指标设计了对应的测试流程，能够为科学级CMOS相机的测试提供一套完整的测试方案。在测试方案设计无误的前提下，测试流程能够自动执行，极为有效地降低了研发人员的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法
本专利技术涉及科学级CMOS相机性能测试以及控制系统领域，具体是指一套能够完成科学级CMOS相机自动测试的测试系统。系统整体采用软硬件协同设计的方法来进行架构，并为科学级CMOS相机的不同性能参数测试设计了四套完整的流程，能够协助研发人员对相机的各项性能指标进行系统的判断，且通过测试系统实现了测试流程的自动化，能够极大降低研发人员的工作量。
技术介绍
科学级CMOS相机在空间观测、生物学和高能物理学等科研领域中有着极其广泛的应用。在开发科学级CMOS相机时，研发人员需对相机进行测试，获得相机的各项性能指标，据此对相机性能进行量化判断，判断相机是否能够满足实际应用场景中的需求。由于相机的性能指标测量过程较为繁琐，且各项指标之间具有不同程度的关联性，因此，虽然目前许多学者对科学级CMOS相机的各项性能指标的测试方法与优化方案进行了研究，但是尚没有一套能够对相机性能指标进行完整测试的系统和方法。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种科学级CMOS相机性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、用户界面模块接收用户的输入，并将用户的输入以请求的形式发送到流程控制模块；/n步骤2、流程控制模块解析用户的请求，调用相应的测试脚本，通过调用均匀光源系统与待测相机的接口，控制待测相机与均匀光源系统，实现制冷、设置配置值、控制曝光强度与曝光时间，成像，并进行具体测试，包括FPN测试、暗电流测试、增益、噪声、响应线性度与满阱容量测试、坏点测试。/n

【技术特征摘要】
1.一种科学级CMOS相机性能测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、用户界面模块接收用户的输入，并将用户的输入以请求的形式发送到流程控制模块；
步骤2、流程控制模块解析用户的请求，调用相应的测试脚本，通过调用均匀光源系统与待测相机的接口，控制待测相机与均匀光源系统，实现制冷、设置配置值、控制曝光强度与曝光时间，成像，并进行具体测试，包括FPN测试、暗电流测试、增益、噪声、响应线性度与满阱容量测试、坏点测试。


2.根据权利要求1所述的一种科学级CMOS相机性能测试方法，其特征在于，所述步骤2中，FPN测试步骤如下：
(1)相机制冷
首先对相机的制冷温度，图片存储模式与文件存储路径进行设置，完成相机的基础参数设置后，控制相机开始制冷；
(2)设置相机测试增益值
待相机制冷到目标温度且达到稳定，设置相机的增益值与积分球的曝光时间，并控制相机进行若干次曝光，保存图片；
(3)相机拍摄存图
当前配置下的图片曝光结束后，对所得图片进行数据处理，获得当前增益与温度下相机所拍摄图片的FPN值及其校准参数，并保留相关数据；
(4)更改相机测试所用增益，进行新一轮测试
接下来判断所需测试的相机增益值是否测试完毕，若测试结束，则进入下一步，否则回到第(3)步，更改相机的测试增益与积分球的曝光时间，进行下一组图片的曝光与数据处理；测试新增益下相机的FPN；
(5)更改制冷目标温度，进行新一轮测试
若当前温度下的增益值测试完毕，则判断相机所需测试的温度是否测试完毕，若测试完毕，则完成FPN测试流程，否则回到第(1)步，更改相机的制冷目标温度，重新开始制冷，针对各组增益值测试新温度下相机的FPN；
(6)数据处理
对测试所得结果进行整理，得到FPN的温度影响函数与增益影响函数，将二者合成，得到FPN的温度、增益影响二维函数。


3.根据权利要求1所述的一种科学级CMOS相机性能测试方法，其特征在于，所述步骤2中，暗电流测试方法包括如下步骤：
采用控制变量的方法来测试不同温度下相机的暗电流大小，拍摄无光照时的相机图像并计算其像素平均值，减去曝光时间为0s的图像并除以曝光时间，获得单位时间内一个像素的暗电流；暗电流测试具体步骤如下：
(1)制冷相机
首先对相机的制冷温度，图片存储模式与所拍摄图片的文件存储路径进行设置，将相机遮光，并根据相机所设定的制冷温度控制相机进行制冷，并制冷至需要测试的温度；
(2)设置相机测试增益值
待相机制冷至目标温度并稳定后，设置相机的增益值与积分球的曝光时间，控制相机进行若干次曝光并保存所得图片；
(3)相机拍摄成图
拍摄一张曝光时间为0s与一张曝光时间为T_1的图像；
(4)数据处理
根据所得图片进行数据处理，计算所拍摄的两张图像的均匀区的像素平均值，计算本次测试所拍摄照片的暗电流，并保存相关数据；
(5)更改相机增益，进行新一轮测试
完成当前配置值的测试后，判断当前温度下相机的所有增益值是否测试完毕，若测试完毕，则进入下一步，否则更改相机的增益值，回到步骤(2)重新进行曝光与数据处理等步骤；
(6)更改制冷温度，进行新一轮测试
若当前温度下配置中的所有增益值测试完毕，则判断相机配置内的所有温度值是否测试完毕，若测试完毕，则结束测试流程，否则更改相机的目标制冷温度，回到步骤(1)，重新设置测试增益值与曝光时等参数，并进行新一轮的测试。


4.根据权利要求1所述的一种科学级CMOS相机性能测试方法，其特征在于，所述步骤2中，增益、噪声、响应线性度、满阱容量测试同时进行，使用同样的测试过程；测试步骤如下：
(1)制冷相机
对相机的制冷目标温度、图片存储模式与文件存储路径进行设置，控制相机进行制冷；
(2)曝光强度设置
待相机制冷到制冷目标温度且温度稳定后，设定测试的曝光强度，该参数通过控制均匀光源系统来设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，张艺浩，朱泽宇，蒋维捷，唐骐杰，曲文庆，张谦，贾明皓，张鸿飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34