[发明专利]一种光电成像系统动态传递函数测量方法及靶标

说明书

本发明涉及光电成像系统成像质量性能评价技术领域，具体涉及一种光电成像系统动态传递函数测量方法及靶标。该方法可以通过单幅靶标图像解算出光电成像系统在多个频率、多个运动线速度条件下的MTF值，通过图像序列可以解算出光电成像系统在不同方向上的MTF值，通过有规律地控制靶标旋转角速度，解算同一运动线速度下，光电成像系统对不同频率靶标的MTF值。

一、技术领域

本发明涉及光电成像系统成像质量性能评价技术领域，具体涉及一种光电成像系统动态传递函数测量方法及靶标。

二、背景技术：

光学系统调制传递函数(MTF)与星点检验、分辨率、几何像差等像质检验方法相比，可以全面反映成像系统的成像性能，是被广泛采用的评价光学系统成像质量的标准方法之一。根据MTF检测时所采用的目标靶标可将MTF检测分为点光源法、狭缝法、刀口法及栅条法等。除栅条法外，其他方法MTF均是通过光学系统点扩散函数傅里叶变换求解。这些方法的前提条件是光学系统的系统模型满足线性空间不变系统。光学系统与数字成像传感器组合形成光电成像系统。数字成像系统图像采集过程对图像二维空间坐标进行采样，最后输出数字图像。理论上，数字成像系统不是线性空间不变系统。只有当数字成像传感器的像元尺寸小于光学系统最小可分辨空间尺寸的二分之一以上时，可以用线性空间不变系统模型近似。

动态调制传递函数(MTF)是成像系统观测运动目标、或自身载体摇摆振动时、或两种运动同时存在时针对动态场景成像能力的评估参数。由于光电成像系统数字成像传感器具有一定的时延特性，光电成像系统的动态调制传递函数与静态调制传递函数存大差异。当相对运动速度较大时，两者之间存在较大差异。栅条法(如四杆靶法)的数据解算基于图像中灰度的最大值与最小值，对系统模型没有严格要求，常用于动态MFT的测量。现有的栅条法每个靶标只能表示一种频率，若需进行不同频率测量时，需制作多个靶标，通过不同靶标切换，获得不同频率下MTF值。每次测量只能测量单个频率单一方面(水平或垂直)的值。对于多频率不同方向不同运动速度等组合条件下，光电成像系统动态MTF测量，现有的技术只能将条件分解，通过单个条件所测MTF数据的综合分析，获得组合条件下的MTF。

三、发明内容

本发明的技术目的是针对组合条件下动态MTF测量现有技术创造的缺陷或不足，提供一种光电成像系统动态传递函数测量方法及靶标，该方法可以通过单幅靶标图像解算出光电成像系统在多个频率、多个运动线速度条件下的MTF 值，通过图像序列可以解算出光电成像系统在不同方向上的MTF值，通过有规律地控制靶标旋转角速度，解算同一运动线速度下，光电成像系统对不同频率靶标的MTF值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光电成像系统动态传递函数测量用靶标，其特征在于：所述的靶标采用圆形靶面，靶标的靶面上设置有若干个圆周线将靶面分成N层，沿圆周线方向每隔90°的位置设置有放射状的栅条靶标，栅条靶标的频率根据被检光电成像系统检测要求进行设计，在栅条靶标的有效区域内，在给定半径的圆周线上，栅条靶标黑白相间且长度相等，离圆心最近的圆周线至圆心部分为非通光靶标图案区域；

放射状的栅条靶标同时满足：在N层靶标图案中，满足设计确定比例关系的半径所确定的圆周线与栅条靶标图案的交线，形成一定频率的靶标曲线，且频率比为1：3：5：…:2N-1。

一种靶标安装的旋转机构，包括靶标、中空套筒、轴承、带轮和步进电机，所述的靶标设置于中空套筒上，中空套管与轴承的内圈之间通过过盈配合连接，中孔套筒与带轮之间通过螺钉连接机构连接，带轮与步进电机之间通过电机主动轮和传动带连接，带轮通过步进电机进行匀速或匀加速运动。

所述的所述中空套筒和带轮均为中空零件，中空区域为靶标的通光孔区域。

所述轴承为径向游隙小于0.01mm的轴承机构，外圈固定于支座上。

所述靶标、中空套筒通过带轮带动旋转。

所述的一种光电成像系统动态传递函数的测量方法包括以下步骤：