[發明專利]一種振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統

在審

• 申請號: 201810517002.6
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108593278A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 任國全;周冰;宣兆龍;任成才;王懷光;武東生;范紅波;劉愛偉;應家駒;吳定海;韓蘭懿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

1.一種振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：包括振動臺、被測穩像系統、自準直平行光管、CCD成像組件、光源和計算機構成；所述被測穩像系統固定安裝于振動臺上；所述自準直平行光管通過三角架活動安裝于被測穩像系統一側，且所述被測穩像系統其光軸和自準直平行光管其光軸位于同一直線上；所述CCD成像組件安裝于自準直平行光管一側，且所述自準直平行光管其光路聚焦于CCD成像組件其焦平面上；所述CCD成像組件通過視頻采集卡與計算機通信連接。

2.根據權利要求1所述的振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：所述被測穩像系統根據光路傳播方向依次由目鏡、分劃板、下反光鏡、物鏡和上反射鏡構成；所述光源設置于被測穩像系統的目鏡前側。

3.根據權利要求1所述的振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：所述被測穩像系統通過支撐框架安裝于振動臺其臺面上。

4.根據權利要求1或3所述的振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：所述振動臺包括六度空間振動臺臺體，及與六度空間振動臺臺體電連接的六度空間振動臺控制器和振動信號處理系統；所述振動信號處理系統包括三向加速度傳感器、振動信號調理器和振動處理計算機；所述三向加速度傳感器安裝于六度空間振動臺臺體上；所述振動處理計算機經振動信號調理器與三向加速度傳感器電連接。

5.根據權利要求1所述的振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：所述振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統其操作方法如下：

第一步，將被測穩像系統整機安裝在振動臺上，并做好固定處理，以免振動過程中發生松動；將自準直平行光管固定在三角架上，按照被測穩像系統的入射光軸方向調節三角架的高度和自準直平行光管的俯仰、方位，使自準直平行光管的光軸和被測穩像系統的光軸一致，并保持光軸不變；

第二步，打開儀器光源對準被測穩像系統的目鏡，照亮穩像系統中的內置分劃板，被照亮的系統內置分劃通過自準直平行光管成像在刻度分劃上；通過計算機實時顯示的圖像進行精調對準，調節平行光管的俯仰和方位從而使穩像系統的亮分劃盡可能地成像在圖像的中央位置；

第三步，安裝并調試好試驗系統后，啟動被測穩像系統并進入穩像模式，然后開啟振動臺，按設定的功率譜模擬車輛振動特性，被測穩像系統在振動臺的激勵下達到穩定，但由被測穩像系統出射的平行光發射光路的方向仍然會在振動的擾動下發生角度變化，變化后的光束經自準直平行光管聚焦在CCD焦平面上；CCD成像組件將采集到的視頻圖像傳輸至計算機顯示并存儲，然后利用圖像處理程序對視頻圖像進行處理和識別，獲得系統的穩定精度從而評價不同的振動對穩像系統成像性能的影響。

6.根據權利要求5所述的振動對光電設備成像質量影響試驗分析系統，其特征在于：所述第三步中的圖像的分析處理方法如下：

第一步，像素對應角度標定，

光電穩像系統的穩定精度通常以角量進行描述，CCD采集的是分劃圖像的線量，則先對CCD單位像素的線量進行角度量的標定，從而根據計算得到的線量直接換算出實際對應的角量值；圖像標定是確定通過CCD拍攝的每一幀圖像中每個像素對應的角度，分為方位向、高低向兩個值；計算公式為：角當量=視場角/像素數；

該檢測試驗系統的視場角約為1°，CCD成像組件的靶面分辨率為640×480，則方位向上每個像素角當量理論值折合1°/640=0.09′=5.4″，高低向的理論值為1°/480=0.125′=7.5″；

第二步，圖像處理，

利用圖像處理技術對試驗采集的視頻圖像進行處理，計算出圖像中亮分劃的中心坐標以及分劃抖動過程中距圖像中心點在X、Y方向上的坐標值，從而間接求出分劃的抖動偏移量；整個圖像處理過程共分三步：圖像預處理、圖像分割及分劃的識別與跟蹤；

1）圖像預處理，通過CCD成像組件采集到的視頻圖像，并采用二維中值濾波的方法來對圖像文件進行預處理；通過對圖像進行的濾波處理消除圖像中的隨機噪聲；

2）圖像分割：將圖像空間劃分成不同的區域，區域內部具有相同的特性，而區域間則因特性的不同而存在邊界；

3）分劃的識別與跟蹤：通過第二步的圖像分割處理，將亮分劃從圖像中提取出來；通過利用Matlab中的邊緣提取算法及Hough變換法對圖像中的亮分劃進行識別提取，再經過跟蹤計算得出分劃十字中心的坐標位置，并確定其偏離圖像中心位置的X、Y向偏移量。