CN102607810B - 一种使用新型靶标检测ccd相机传递函数的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法属于CCD相机检测技术领域，将光源、被测CCD相机和处理机的轴线与平行光管的光轴同轴放置在水平台上；将新型靶标放置在在平行光管的焦平面处，通过调整一维微调机构使新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；处理机测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值和靶标像的测量调制对比度，分别计算新型靶标像中两组条纹的调制传递函数MTF₁′和MTF₂′：通过MTF₁′和MTF₂′消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机传递函数MTF。本发明使用一维调整机构，结构简单，降低成本，操作省时省力；通过使用新型标靶消除初始错位所引起的检测误差，准确的反映整个***的成像质量。

Description

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法

技术领域

本发明属于CCD相机检测技术领域，特别涉及一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法。

背景技术

传递函数能够客观反映CCD相机的整机频率响应特性，是光学成像***像质评价的重要指标，CCD相机在奈奎斯特频率处的传递函数更能反映整个***的成像质量。

目前CCD相机的整机传递函数检测方法采用调制对比度测量法，在平行光管的焦平面处放置与被测CCD相机空间频率（奈奎斯特频率）相同的黑白等间隔条纹靶标板，用满足要求的光源照射靶标板，在平行光管出口处放置被测CCD相机，通过计算靶标像的测量调制对比度CTF_out(f)：

${\mathrm{GTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}---\left(1\right)$

除以靶标板的理论调制对比度CTF_in(f)得出调制传递函数MTF，其中I_max和I_min分别表示对应靶标条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值。

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{{\mathrm{CTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)}{{\mathrm{CTF}}_{\mathrm{in}}\left(f\right)}---\left(2\right)$

通常情况下，对于高对比度靶标，CTF_in(f)＝1。若靶标像与CCD像元之间存在初始相位ε，则实际测量值MTF'小于理论值MTF，即：

${\mathrm{MTF}}^{\′}=\frac{a-2\mathrm{\ϵ}}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(3\right)$

其中a表示CCD像元尺寸。

在背景技术的测量方法中，首先需要调整靶标板上条纹方向与CCD像元行或者列方向平行，再沿垂直于条纹方向微量步进靶标，每步进一次计算一次调制传递函数MTF，总移动量不少一个像元距离，输出的最大MTF即为CCD相机的整机传递函数。

实现背景技术检测方法装置中包括光源1、两维微调装置2、靶标板3、平行光管4、被测CCD相机5和处理机6，如图1所示。

该检测技术具有如下缺陷：

1、由于二维微调机构的存在，使结构复杂，成本上升，并且需要多次移动靶标，每次都需要测量靶标像的调制对比度，操作复杂，耗时；

2、背景技术可以消除靶标条纹与CCD像元之间初始错位产生的检测误差，但是由于微调机构具有最小位移量δ，因此原方法只是将误差控制在一定范围内，即：

${\mathrm{MTF}}^{\′\′}=\frac{a}{a-2\mathrm{\δ}}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(4\right)$

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，该方法操作简单，可以消除初始错位所引起的检测误差。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将光源、被测CCD相机和处理机的轴线与平行光管的光轴同轴从左至右依次放置在水平台上；

步骤二：将装在一维微调机构上的新型靶标放置在在平行光管的焦平面处，新型靶标由两组空间频率与被测CCD相机空间频率相等的黑白条纹组成，在垂直于条纹方向错位一个给定距离β，通过调整一维微调机构使新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；

步骤三：处理机测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值，得到靶标像两组条纹的测量调制对比度，根据已知的新型靶标的理论调制对比度、被测CCD相机的像元尺寸a和靶标像与CCD像元之间存在初始相位ε，f为新型靶标的空间频率，分别计算新型靶标像中两组条纹的调制传递函数MTF₁'和MTF₂'：

${{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}=\frac{a-2\mathrm{\ϵ}}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(5\right)$

${{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}=\frac{a-2(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\β})}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(6\right)$

步骤四：通过MTF₁′和MTF₂'消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机传递函数MTF：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{a}{2\mathrm{\β}}|{{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}-{{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}|---\left(7\right).$

本发明的有益效果是：本发明使用一维调整机构，结构简单，降低成本，操作省时省力；通过使用新型标靶消除初始错位所引起的检测误差，准确的反映整个***的成像质量。

附图说明

图1本发明一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法的装置结构图。

图2本发明一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法新型靶标主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：将光源1、被测CCD相机5和处理机6的轴线与平行光管4的光轴同轴从左至右依次放置在水平台上；

步骤二：将装在一维微调机构上的新型靶标放置在在平行光管4的焦平面处，新型靶标由两组空间频率与被测CCD相机5空间频率相等的黑白条纹组成，在垂直于条纹方向错位一个给定距离β，通过调整一维微调机构使新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；

步骤三：处理机6测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值I_max与最小值I_min，得到靶标像两组条纹的测量调制对比度CTF_out(f)，

${\mathrm{CTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$

根据已知的新型靶标的理论调制对比度CTF_in(f)、被测CCD相机5的像元尺寸a和靶标像与CCD像元之间存在初始相位ε，f为新型靶标的空间频率，分别计算新型靶标3像中两组条纹的调制传递函数MTF₁'和MTF₂'：

${{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}=\frac{a-2\mathrm{\ϵ}}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(5\right)$

${{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}=\frac{a-2(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\β})}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(6\right)$

步骤四：通过MTF₁′和MTF₂'消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机传递函数MTF：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{a}{2\mathrm{\β}}|{{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}-{{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}|---\left(7\right).$

Claims (1)

1.一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：将光源（1）、被测CCD相机（5）和处理机（6）的轴线与平行光管（4）的光轴同轴从左至右依次放置在水平台上；

步骤二：将装在一维微调机构上的新型靶标放置在在平行光管（4）的焦平面处，所述新型靶标由两组空间频率与被测CCD相机（5）空间频率相等的黑白条纹组成，在垂直于条纹方向错位一个给定距离β，通过调整一维微调机构使新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；

步骤三：处理机（6）测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值，得到靶标像两组条纹的测量调制对比度，根据已知的新型靶标的理论调制对比度、被测CCD相机（5）的像元尺寸a和靶标像与CCD像元之间存在初始相位ε，f为新型靶标的空间频率，分别计算新型靶标像中两组条纹的调制传递函数MTF₁'和MTF₂'：

${{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}=\frac{a-2\mathrm{\ϵ}}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)$

${{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}=\frac{a-2(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\β})}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)$

步骤四：通过MTF₁'和MTF₂'消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机传递函数MTF：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{a}{2\mathrm{\β}}|{{\mathrm{MTF}}_1}^{\′}-{{\mathrm{MTF}}_2}^{\′}|.$

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