[發明專利]基于CCD相機像增強器調制傳遞函數測試方法及系統

在審

• 申請號: 201710528812.7
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107421722A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 錢蕓生;黃賢斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M11/04
• 分類號: G01M11/04;G06F17/15
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱寶慶

技術領域

本發明涉及一種調制傳遞函數測試技術，特別是一種一種基于CCD相機像增強器調制傳遞函數測試方法及系統。

背景技術

光電系統的成像質量直接影響到人眼所能觀察到圖像的清晰程度，所以具體衡量一個光電系統的成像質量顯得尤為重要。評價光電系統成像質量的指標有很多，主要有鑒別率法、星點檢驗以及調制傳遞函數(MTF)等等。由于調制傳遞函數以函數的形式定量地表示星點所提供的大量像質信息，同時也包含了鑒別率所表示的像質信息，并且調制傳遞函數可以精確、客觀地直接測量，所以調制傳遞函數被公認為是客觀、全面、準確評價光學成像系統的成像質量的指標，己經成為各國在軍事、民用領域的研究重點。由于微光夜視儀能將人眼不可感知的微弱可見光照射下的目標圖像，轉變為人眼可感知的可見光圖像，延伸人眼所能觀看的范圍，而作為其核心部件的像增強器其成像質量顯得尤為重要。目前光學傳遞函數測量技術在實踐和理論上都日趨完善，并且各國也出現了許多以光學傳遞函數作為測量方法的測量儀。目前美國和德國在該領域的研究處于領先地位，國內也有不少研究機構與高校從事這一領域的研究與探索，但是由于起步較晚，在系統實時性、精度等方面還落后于國外公司。

在我國目前很多光學儀器廠測量光電系統的儀器是基于刀口、狹縫等機械來檢測的，探測器件采用光電二極管等分立成像器件。這樣測量的誤差來源比較多，得到精度較高的測量結果使得測量裝置繁雜笨重。目前國內也出現了一些進口MTF測試儀，這些測試儀器精度高、測量速度快，但是造價昂貴。但隨著CCD相機的出現，其本身具有體積小、使用方便、功耗低、線性好等特點，因此以此作為探測器的測試系統具有實時采集數據、采樣速度快、系統結構簡單等優點，不會在檢測過程中帶來其他系統誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于CCD相機像增強器調制傳遞函數測試方法及系統，將CCD相機作為探測器采集圖像，采用CCD移位系統控制CCD相機的前后移動，實現計算機自動調焦。

實現本發明目的的技術方案為：

一種基于CCD相機像增強器調制傳遞函數測試方法，包括以下步驟：

利用光源靶標系統形成小孔像，由光學系統投影在像增強器陰極面，經像增強器成像、顯微物鏡放大后，由圖像采集系統的高分辨率CCD相機采集像增強器熒光屏圖像；對采集的像增強器熒光屏圖像的清晰度進行判斷，若圖像不清晰，通過對調制傳遞函數的計算獲得調焦函數值，根據調焦函數值控制CCD相機前后移動實現調焦。

采用上述方法，對調制傳遞函數的計算獲得調焦函數值包括以下步驟：對CCD相機每次移動后采集的像增強器熒光屏圖像計算獲得調焦函數值；若CCD相機移動次數小于預先設定的數值，則比較當前調焦函數值與所保存的最大調焦函數值的大小；若當前調焦函數值大于最大調焦函數值，則當前調焦函數值替代原最大調焦函數值；若當前調焦函數值不大于最大調焦函數值，則放棄當前調焦函數值；若CCD相機移動次數等于預先設定的數值，保留當前最大調焦函數值。

采用上述方法，所述CCD相機按照每次采集圖像獲得的最大調焦函數值移動預先設置的單步步長的距離實現調焦。

一種基于CCD相機像增強器調制傳遞函數測試系統，包括圖像采集模塊、MTF計算模塊、電機控制模塊、文件管理模塊；圖像采集模塊包括光源靶標系統、像增強器、圖像采集系統、圖像保存系統；電機控制模塊包括CCD移位系統；文件管理模塊包括MTF值保存模塊、MTF值提取模塊；其中光源靶標系統形成小孔像，像增強器將小孔像呈現于該像增強器的陰極面，圖像采集系統中的CCD相機采集像增強器熒光屏的圖像，圖像保存系統對CCD相機采集的圖像進行保存；MTF計算模塊根據CCD相機采集圖像計算調焦函數值；CCD移位系統根據調焦函數值對CCD相機進行移動；MTF值保存模塊保存每次計算獲得的調焦函數值，MTF值提取模塊用于提取所保存的調焦函數值。

采用上述系統，MTF計算模塊包括調焦函數值計算單元、比較單元、閾值單元；調焦函數值計算單元根據CCD相機采集的沒幅圖像計算調焦函數值，比較單元比較當前條件函數值與之前最大調焦函數值間的大小，閾值單元設置調焦函數值計算的最大次數。

采用上述系統，CCD移位系統中設置單步步長距離。