像增强器闪烁噪声量化评测方法与测试系统技术方案

本发明专利技术提供一种像增强器闪烁噪声量化评测系统与测试方法，包括测试暗箱、光源、遮光板、待测试像增强器、相机、光源控制器、像增强器控制器、总控制器以及计算机系统；待测试像增强器沿着其光学中心轴线方向、竖直地安装在光源与相机之间；光源发出的光束通过两个遮光板之间的间隔而投射到待测试像增强器的阴极面上；相机用于对待测试像增强器的闪烁噪声事件进行成像输出；计算机系统与相机连接，接收相机输出的图像并基于图像中的闪烁噪声点进行分析评测，量化评测闪烁噪声频率以及等效输入电子数量。通过本发明专利技术的实施可实现微光像增强器闪烁噪声的准确量化评测，为微光像增强器闪烁噪声的抑制确立准确的测试评价和噪声量化数据基础。化数据基础。化数据基础。

【技术实现步骤摘要】
像增强器闪烁噪声量化评测方法与测试系统


[0001]本专利技术涉及真空光电探测
，尤其是像增强器技术，具体而言涉及一种像增强器闪烁噪声量化评测方法与测试系统。

技术介绍

[0002]微光像增强器视场闪烁噪声(Scintillation)是一种微弱的、随机闪现的斑点，分布在像增强器的有效区域，影响成像质量，在低照度条件下影响更明显，闪烁噪声是微通道板像增强器的正常特性。研究表明，低照度条件下像增强器的闪烁噪声会使视觉处理能力退化，减弱如对锐度、运动、质地以及深度等信息的感知，是导致事故率增加的原因之一，同时闪烁噪声也可能是引起佩戴者偏头痛的视觉触发因素。
[0003]根据不同的成因，闪烁噪声包括离子闪烁与电子闪烁。低照度下观察到的闪烁噪声主要是亮度高的闪烁点，这种闪烁噪声是影响低照度目视效果的主要因素，在照度从10
‑5lx逐渐增加至10
‑3lx的过程中，闪烁噪声逐渐增多。关于闪烁噪声的抑制，像增强图像数字化的研究中，对大的闪烁点像素特征进行了研究，并使用算法对图像进行处理，间接实现了闪烁噪声的消除并增强图像。在直接抑制像增强器闪烁噪声方面开展的研究工作，大多基于抑制离子反馈噪声方向，也有一些研究了电子涨落噪声及其影响。国产微光像增强器在低照度下闪烁噪声与国外同类产品相比更严重一些，亟需开展抑制高亮度闪烁噪声的研究，目前缺少准确可靠的闪烁噪声评测方法。
[0004]在闪烁噪声的测试研究方面，论文《Statistical Assessment of Night Vision Goggle Noise》中Jesse G.Wales等采用直方图进行表征，但未能反映出严重影响目视高亮度闪烁点；论文《Real
‑
time Adaptive Noise Processing in LOW Light Level Images》中Chen Qian等给出离子噪声部分特征：尺寸大至几十个像素，寿命长至30ms
‑
100ms，但却没有研究闪烁噪声的具体量化评测方法；论文《Low Noise Proximity Focused Image Intensifiers》中H.POLLEHN等研究了有无防离子反馈膜闪烁噪声能量分布情况，但是没有包含闪烁噪声严重程度的特征。
[0005]上述多个论文公开的研究内容，主要是开展了一些针对像增强器的闪烁噪声某项特征信息开展了研究工作，无法实现准确有效的量化评估像增强器闪烁噪声。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种微光像增强器闪烁噪声的量化评测方法及评测系统，通过采用相机采集图像并量化评价处理，获得反应闪烁噪声程度的量化评价结果，实现对微光像增强器闪烁噪声的量化评测，为微光像增强器闪烁噪声抑制奠定基础。
[0007]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种像增强器闪烁噪声量化评测系统，包括测试暗箱、光源、遮光板、待测试像增强器、相机、光源控制器、像增强器控制器、总控制器以及计算机系统；所述光源、遮光板、待测试像增强器以及相机均安装在测试暗箱内部；所述总控制器与像增强器控制器、光源控制器连接；
[0008]所述测试暗箱，提供测试的暗室环境；
[0009]所述光源，与光源控制器连接，用于控制光源的发光强度；
[0010]所述待测试像增强器，沿着其光学中心轴线方向而竖直地安装在光源与相机之间，其阴极面朝向光源的方向；
[0011]所述遮光板，成对地设置在所述光源与待测试像增强器之间的位置，并且两个遮光板间隔开一定距离，使得光源发出的光束通过两个遮光板之间的间隔而投射到待测试像增强器的阴极面上；
[0012]所述相机，设置位于测试暗箱的底部，并且其镜头朝向待测试像增强器的荧光面，用于对待测试像增强器的闪烁噪声事件进行成像输出；
[0013]所述计算机系统与所述相机连接，接收相机输出的图像，并基于图像中的闪烁噪声点进行分析评测，量化评测闪烁噪声频率以及等效输入电子数量。
[0014]作为可选的示例，在有光照的条件下，通过将照度计放置于待测试像增强器的阴极面所处的位置，标定所述光源的照度，读取不同等级的照度计数值，并记录光源相应的工作电压，其中标定的照度范围为1
×
10
‑6lx～1
×
10
‑1lx。
[0015]作为可选的示例，所述相机采用高速CMOS或者CCD相机，感光度ISO在100
‑
10000，曝光时间为0.1ms
‑
50ms，光圈大小f/1.8～f/5.6。
[0016]作为可选的示例，在测试过程中，通过所述像增强器控制器控制待测试像增强器的亮度增益，待测试像增强器的亮度增益可调范围为5000
‑
50000cd/m2/lx。
[0017]作为可选的示例，所述计算机系统被设置成基于下述方式量化评测闪烁噪声频率：
[0018]在某一个光照度以及亮度增益下，基于相机成像输出的图像数据，对于其中的一幅图像，计算全局灰度均值A，A表示图像中所有像素点的灰度值的算术平均值；
[0019]遍历图像中每一个像素点，对于灰度值高于λA的像素点，标记为闪烁噪声备选点，λ表示闪烁噪声灵敏度系数；
[0020]以所有闪烁噪声备选点为基础，将相邻的闪烁噪声备选点连接在一起，识别为一个闪烁噪声事件，记为一个闪烁噪声点，并根据该闪烁噪声点中所有的像素点的位置确定该闪烁噪声点x
i
的尺寸大小；
[0021]识别出一幅图像中所有的闪烁噪声点，形成该幅图像的闪烁噪声点集合X，X＝[x1,x2,x3,...,x
n
]，n表示在该幅图像中识别出的闪烁噪声点的总数；
[0022]对于曝光时间t内获得的所有图像，计算平均每幅图像中的闪烁噪声点的个数m；
[0023]m＝(n1+n2+n3+...+nk)/k；
[0024]其中，nk表示在第k幅图像中识别出的闪烁噪声点的总数，k表示曝光时间t内获得的图像数；
[0025]根据所有图像中识别出的闪烁噪声点的总数以及曝光时间计算闪烁噪声频率f：
[0026]f＝m/t
[0027]其中，f表示在一定的照度与亮度增益下，像增强器的有效区内每秒出现闪烁点的次数，其单位为Hz或者kHz。
[0028]作为可选的示例，所述计算机系统被设置成基于下述方式量化评测等效输入电子数量：
[0029]将单个闪烁噪声点的等效输入电子数量通过单个闪烁噪声点的整体亮度来描述，等效为像增强器的MCP输入端所输入的电子的数量；
[0030]则，单个闪烁噪声点的等效输入电子数量被配置成根据输入的光照度、阴极面的灵敏度、单个闪烁噪声点的灰度均值以及全局灰度均值计算获得，对于一幅图像中的某单个闪烁噪声点的等效输入电子数量表示为：
[0031]N＝n
’
*(B
‑
A)/A*(L
×...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，包括测试暗箱(1)、光源(2)、遮光板(3)、待测试像增强器(4)、相机(5)、光源控制器(6)、像增强器控制器(7)、总控制器(8)以及计算机系统(10)；所述光源(2)、遮光板(3)、待测试像增强器(4)以及相机(5)均安装在测试暗箱(1)内部；所述总控制器(8)与像增强器控制器(7)、光源控制器(6)连接；所述测试暗箱(1)，提供测试的暗室环境；所述光源(2)，与所述光源控制器(6)连接，用于控制光源的发光强度；所述待测试像增强器(4)，沿着其光学中心轴线方向而竖直地安装在光源(2)与相机(5)之间，其阴极面朝向光源(2)方向；所述遮光板(3)，成对地设置在所述光源(2)与待测试像增强器(4)之间的位置，并且两个遮光板(3)间隔开一定距离，使得光源(2)发出的光束通过两个遮光板(3)之间的间隔而投射到待测试像增强器(4)的阴极面上；所述相机(5)，设置位于测试暗箱(1)的底部，并且其镜头朝向待测试像增强器(4)的荧光面，用于对待测试像增强器(4)的闪烁噪声事件进行成像输出；所述计算机系统与所述相机(5)连接，接收相机(5)输出的图像，并基于图像中的闪烁噪声点进行分析评测，量化评测闪烁噪声频率以及等效输入电子数量。2.根据权利要求1所述的像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，在有光照的条件下，通过将照度计放置于待测试像增强器的阴极面所处的位置，标定所述光源(2)的照度，读取不同等级的照度计数值，并记录光源(1)相应的工作电压，其中标定的照度范围为1
×
10
‑6lx～1
×
10
‑1lx。3.根据权利要求1所述的像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，所述相机(5)采用高速CMOS或者CCD相机，感光度ISO在100
‑
10000，曝光时间为0.1ms
‑
50ms，光圈大小f/1.8～f/5.6。4.根据权利要求1所述的像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，在测试过程中，通过所述像增强器控制器(7)控制待测试像增强器(4)增益，待测试像增强器(4)的亮度增益可调范围为5000
‑
50000cd/m2/lx。5.根据权利要求1所述的像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，所述计算机系统(10)被设置成基于下述方式量化评测闪烁噪声频率：在某一个光照度以及亮度增益下，基于相机(5)成像输出的图像数据，对于其中的一幅图像，计算全局灰度均值A，A表示图像中所有像素点的灰度值的算术平均值；遍历图像中每一个像素点，对于灰度值高于λA的像素点，标记为闪烁噪声备选点，λ表示闪烁噪声灵敏度系数；以所有闪烁噪声备选点为基础，将相邻的闪烁噪声备选点连接在一起，识别为一个闪烁噪声事件，记为一个闪烁噪声点，并根据该闪烁噪声点中所有的像素点的位置确定该闪烁噪声点x
i
的尺寸大小；识别出一幅图像中所有的闪烁噪声点，形成该幅图像的闪烁噪声点集合X，X＝[x1,x2,x3,...,x
n
]，n表示在该幅图像中识别出的闪烁噪声点的总数；对于曝光时间t内获得的所有图像，计算平均每幅图像中的闪烁噪声点的个数m；m＝(n1+n2+n3+...+nk)/k；其中，nk表示在第k幅图像中识别出的闪烁噪声点的总数，k表示曝光时间t内获得的图
像数；根据所有图像中识别出的闪烁噪声点的总数以及曝光时间计算闪烁噪声频率f：f＝m/t其中，f表示在一定的照度与亮度增益下，像增强器的有效区内每秒出现闪烁点的次数，其单位为Hz或者kHz。6.根据权利要求5所述的像增强器闪烁噪声量化评测系统，其特征在于，所述计算机系统(10)被设置成基于下述方式量化评测等效输入电子数量：将单个闪烁噪声点的等效输入电子数量通过单个闪烁噪声点的整体亮度来描述，等效为像增强器的MCP输入端所输入的电子的数量；则，单个闪烁噪声点的等效输入电子数量被配置成根据输入的光照度、阴极面的灵敏度、单个闪烁噪声点的灰度均值以及全局灰度均值计算获得，对于一幅图像中的某单个闪烁噪声点的等效输入电子数量表示为：N＝n
’
*(B
‑
A)/A*(L
×
S
×
s
×
t/e)；其中，n
’
表示在该幅图像中单个闪烁噪声点中的像素点个数，B表示单个闪烁噪声点中的所有像素点的灰度均值，A表示该幅图像的全局灰度均值，L表示光照度，S表示阴极面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱祥彪，刘丹，王健，丛晓庆，金戈，乔芳建，林焱剑，徐昭，聂慧君，
申请(专利权)人：北方夜视科技南京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：