CN112729558B - 一种红外热成像装置的测试调整***及方法 - Google Patents
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Abstract
一种红外热成像装置的测试调整***及方法，所述***包括热源模块、大面阵标靶、固定调整装置以及软件判别***：所述热源模块用于为大面阵标靶提供热辐射背景源；所述大面阵标靶用于为红外热成像装置提供靶标图案；所述固定调整装置用于固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；所述软件判别***用于基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量。本发明硬件及维护成本低，测试结果客观，且一致性好，检测效率高，适用于大批量的生产检测。
Description
技术领域
本发明涉及红外热成像领域，具体涉及一种红外热成像装置的测试调整***及方法。
背景技术
伴随着技术的突飞猛进，红外热成像探测器的进一步的演化和消费者需求的改变，也引导着红外热成像装置开始朝向小型化、微型化以及高成像质量方面发展，因此，在红外热成像装置的体积被不断压缩的同时，又能够具有高质量的成像品质成为了技术研究的方向。热成像设备本身是一个非常精密而又复杂的器件，其主要包括红外镜头和红外探测器。在红外热成像装置的制造工序中，最重要的工序就是能够检测该热成像装置的影像质量。
目前大部分的红外热成像装置仅靠检测人员通过人眼观测实际场景或者简易的四杆标靶来进行主观判断，拟或采用专业的CI测试***进行MRTD测试，最终依旧是靠测试人员的观看显示器上的靶标影像来进行主观判断，测试结果不够客观，并且一致性差。少部分机构或单位有专业的传函检测设备，但设备贵重，检测效率低，适合研发阶段，不适用于大批量的检测使用。
发明内容
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种红外热成像装置的测试调整***及方法，具体方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种红外热成像装置的测试调整***，所述***包括热源模块、大面阵标靶、固定调整装置以及软件判别***：
所述热源模块用于为大面阵标靶提供热辐射背景源；
所述大面阵标靶用于为红外热成像装置提供靶标图案；
所述固定调整装置用于固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；
所述软件判别***用于基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量。
进一步地，所述热源模块包括表面涂层辐射率为ε的一体大面阵金属板以及控制大面阵金属板表面温度的温控单元，通过所述大面阵金属板为大面阵标靶提供热辐射背景源。
进一步地，所述大面阵标靶包括位于边缘的多个十字靶标、位于边缘的多个倾斜方块和位于中心的一个倾斜方块，其中，十字靶标的缝宽b满足：b＝2dL/f的要求，十字靶标长度满足5b个像素点的要求；每个倾斜方块倾斜一定角度，倾斜方块宽度h满足：h>40dL/f；软件进行边缘扩散函数计算区域p满足：p>20dL/f，其中，b为十字靶标缝宽，d为待测红外热成像装置中探测器的像元尺寸，L为待测红外热成像装置中镜头到大面阵标靶的距离，f为待测红外热成像装置中镜头的焦距。
进一步地，所述大面阵标靶还用于提供定位、辨别率和畸变测试的信息特征；
其中，通过靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，进行大面阵标靶的定位判断，通过靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度计算辨别率的信息特征；通过靶标影像中心区域的拟合中心同边缘多个十字靶标中心计算畸变测试的信息特征。
进一步地，所述固定调整装置采用5轴(x,y,θ,α,β)移动平台调节红外热成像装置的位置及角度，包括调整红外热成像装置的x轴位置、y轴位置、绕x轴旋转的俯仰角度θ、绕z轴旋转角度α以及绕y轴旋转角度β。
进一步地，校准红外热成像装置采集的靶标影像具体为：令红外热成像装置于Z轴固定不动，令红外热成像装置前表面为承靠位置；依据算法识别到大面阵标靶的图像特征目标，包括多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率，基于十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率确定水平及垂直方向的像素差，基于所述像素差对红外热成像装置进行调整补偿，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像。
进一步地，软件判别***具体用于：获取靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率，判断多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，若不符合预设值，控制固定调整装置调节红外热成像装置的位置及角度，直至多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率符合预设值；获取靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度，基于多个倾斜方块边缘影像的对比度，确定边缘扩散函数，对边缘扩散函数求导得到线扩散函数，再对线扩散函数作傅里叶变换得到清晰度值M，基于清晰度值M计算影像质量。
作为本发明的第二方面，提供一种红外热成像装置的测试调整方法，所述方法包括：
通过热源模块为大面阵标靶提供热辐射背景源；
通过大面阵标靶为红外热成像装置提供靶标图案；
通过固定调整装置固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；
通过软件判别***基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量。
进一步地，所述大面阵标靶包括位于边缘的多个十字靶标、位于边缘的多个倾斜方块和位于中心的一个倾斜方块，其中，十字靶标的缝宽b满足：b＝2dL/f的要求，十字靶标长度满足5b个像素点的要求；每个倾斜方块倾斜一定角度，倾斜方块宽度h满足：h>40dL/f；软件进行边缘扩散函数计算区域p满足：p>20dL/f，其中，b为十字靶标缝宽，d为待测红外热成像装置中探测器的像元尺寸，L为待测红外热成像装置中镜头到大面阵标靶的距离，f为待测红外热成像装置中镜头的焦距。
进一步地，所述固定调整装置采用5轴移动平台调节红外热成像装置的位置及角度，包括调整红外热成像装置的x轴位置、y轴位置、绕x轴旋转的俯仰角度θ、绕z轴旋转角度α以及绕y轴旋转角度β；校准红外热成像装置采集的靶标影像具体为：令红外热成像装置于Z轴固定不动，令红外热成像装置前表面为承靠位置；依据算法识别到大面阵标靶的图像特征目标，包括多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率，基于十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率确定水平及垂直方向的像素差，基于所述像素差对红外热成像装置进行调整补偿，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像。
进一步地，通过软件判别***基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量具体为：
获取靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率，判断多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，若不符合预设值，控制固定调整装置调节红外热成像装置的位置及角度，直至多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率符合预设值；
获取靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度，基于多个倾斜方块边缘影像的对比度，确定边缘扩散函数，对边缘扩散函数求导得到线扩散函数，再对线扩散函数作傅里叶变换得到清晰度值M，基于清晰度值M计算影像质量。
本发明具有以下有益效果：
本发明硬件以及维护成本低，测试结果客观，且一致性好，检测效率高，适用于大批量的生产检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种红外热成像装置的测试调整***结构图；
图2为本发明实施例提供的一体大面阵标靶示意图；
图3为本发明实施例提供的目标影像示意图；
图4为本发明实施例提供的位置调整示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，作为本发明的第一实施例，提供一种红外热成像装置的测试调整***，所述***包括包含一个热源模块、一个一体大面阵标靶、固定调整装置以及软件判别***。
所述热源模块，用于提供稳定的热辐射背景源。
其中，热源模块采用多个半导体制冷器通过合理排布，并搭配散热器、温度传感器及表面涂层辐射率为ε的一体大面阵金属板组成表面温度均匀且温度稳定可控的发热体。
所述大面阵标靶，用于为红外热成像装置提供靶标图案，来计算成像质量。
其中，所述大面阵靶标包含多种图案，具备提供定位/辨别率/畸变测试等信息特征。
多种图案是为了便于算法进行识别计算，本实施例的大面阵靶标包括4个位于边缘的十字靶标、4个位于边缘的倾斜方块以及1个位于中心的倾斜方块，如图2-3所示，其中C1～C4为定位及畸变计算用的镂空十字靶标：靶标缝宽b＝2dL/f，长度c＝5b；A1～B8为计算清晰度M值，其中：A1&A2为计算近中心视场目标计算区域；B1～B8为边缘视场目标计算区域；每个倾斜方块倾斜角度为11.3°，h为倾斜方块宽度，满足h>40dL/f；p为软件进行边缘扩散函数计算区域，满足p>20dL/f。
采用边缘4个十字靶标的中心以及识别中心倾斜方块的两个边的斜率要符合设计值；进行定位；
十字靶标的缝宽满足b＝2dL/f的要求，长度满足5b个像素点的要求；
其中，b为十字靶标缝宽，d为待测红外热成像装置中探测器的像元尺寸，L为待测红外热成像装置中镜头到大面阵标靶的距离，f为待测红外热成像装置中镜头的焦距。辨别率通过算法计算倾斜方块边缘影像的对比度来实现；畸变通过计算中心区域的拟合中心同周边4个十字靶标中心来计算；通过定位提升不同待测产品测试的一致性；图像用于计算辨别率以及畸变。
所述固定调整装置用于校准图像，以保证测试过程的一致性；
所述固定调整装置采用5轴(x,y,θ,α,β)移动平台来调整红外热成像装置的沿水平x轴位置、垂直y轴整位置、绕水平x轴旋转的俯仰角度θ、绕z轴旋转角度α以及绕y轴旋转角度β，如图4所示，红外热成像装置于Z轴固定不动，假定红外热成像装置前表面为承靠位置；依据算法识别到的图像特征目标，基于4个十字靶标的中心以及中心倾斜方块斜边的斜率，反馈出水平及垂直相差多少像素，来进行调整补偿，要求相差在2像素点以内,若不满足要求，则不能执行性能测试计算。
所述软件判别***用于基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量；需要获取四周十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜边影像斜率，判定定位是否满足要求，若不满足，需调整；基于内部五个倾斜方块边缘的对比度，得到边缘扩散函数，对其求导得到线扩散函数，再对线扩散函数作傅里叶变换得到清晰度值M，依据M值同实拍场景清晰度作关联，可确定一个恰当的值，作为标准进行管控。
作为本发明的第二实施例，还提供一种红外热成像装置的测试调整方法，所述方法包括：
通过热源模块为大面阵标靶提供热辐射背景源；
通过大面阵标靶为红外热成像装置提供靶标图案；
通过固定调整装置固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；
通过软件判别***基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，所述***包括热源模块、大面阵标靶、固定调整装置以及软件判别***：
所述热源模块用于为大面阵标靶提供热辐射背景源；
所述大面阵标靶用于为红外热成像装置提供靶标图案；
所述固定调整装置用于固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；
所述软件判别***用于基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量；
其中，所述大面阵标靶包括位于边缘的多个十字靶标、位于边缘的多个倾斜方块和位于中心的一个倾斜方块；
所述软件判别***具体用于：获取靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率，判断多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，若不符合预设值，控制固定调整装置调节红外热成像装置的位置及角度，直至多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率符合预设值；获取靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度，基于多个倾斜方块边缘影像的对比度，确定边缘扩散函数，对边缘扩散函数求导得到线扩散函数，再对线扩散函数作傅里叶变换得到清晰度值M，基于清晰度值M计算影像质量。
2.根据权利要求1所述的红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，所述热源模块包括表面涂层辐射率为ε的一体大面阵金属板以及控制大面阵金属板表面温度的温控单元，通过所述大面阵金属板为大面阵标靶提供热辐射背景源。
3.根据权利要求1所述的红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，所述十字靶标的缝宽b满足：b＝2dL/f的要求，十字靶标长度满足5b个像素点的要求；每个倾斜方块倾斜一定角度，倾斜方块宽度h满足：h>40dL/f；软件进行边缘扩散函数计算区域p满足：p>20dL/f，其中，b为十字靶标缝宽，d为待测红外热成像装置中探测器的像元尺寸，L为待测红外热成像装置中镜头到大面阵标靶的距离，f为待测红外热成像装置中镜头的焦距。
4.根据权利要求3所述的红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，所述大面阵标靶还用于提供定位、辨别率和畸变测试的信息特征；
其中，通过靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，进行大面阵标靶的定位判断，通过靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度计算辨别率的信息特征；通过靶标影像中心区域的拟合中心同边缘多个十字靶标中心计算畸变测试的信息特征。
5.根据权利要求3所述的红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，所述固定调整装置采用5轴移动平台调节红外热成像装置的位置及角度，包括调整红外热成像装置的x轴位置、y轴位置、绕x轴旋转的俯仰角度θ、绕z轴旋转角度α以及绕y轴旋转角度β。
6.根据权利要求3所述的红外热成像装置的测试调整***，其特征在于，校准红外热成像装置采集的靶标影像具体为：令红外热成像装置于Z轴固定不动，令红外热成像装置前表面为承靠位置；依据算法识别到大面阵标靶的图像特征目标，包括多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率，基于十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块斜边的斜率确定水平及垂直方向的像素差，基于所述像素差对红外热成像装置进行调整补偿，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像。
7.一种红外热成像装置的测试调整方法，其特征在于，所述方法包括：
通过热源模块为大面阵标靶提供热辐射背景源；
通过大面阵标靶为红外热成像装置提供靶标图案；
通过固定调整装置固定红外热成像装置，并调节红外热成像装置的位置及角度，从而校准红外热成像装置采集的靶标影像；
通过软件判别***基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量；
其中，所述大面阵标靶包括位于边缘的多个十字靶标、位于边缘的多个倾斜方块和位于中心的一个倾斜方块；
其中，通过软件判别***基于红外热成像装置采集的靶标影像来计算影像质量具体为：
获取靶标影像中多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率，判断多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率是否符合预设值，若不符合预设值，控制固定调整装置调节红外热成像装置的位置及角度，直至多个十字靶标的中心位置以及中心倾斜方块的斜率符合预设值；
获取靶标影像中多个倾斜方块边缘影像的对比度，基于多个倾斜方块边缘影像的对比度，确定边缘扩散函数，对边缘扩散函数求导得到线扩散函数，再对线扩散函数作傅里叶变换得到清晰度值M，基于清晰度值M计算影像质量。
8.根据权利要求7所述的红外热成像装置的测试调整方法，其特征在于，所述十字靶标的缝宽b满足：b＝2dL/f的要求，十字靶标长度满足5b个像素点的要求；每个倾斜方块倾斜一定角度，倾斜方块宽度h满足：h>40dL/f；软件进行边缘扩散函数计算区域p满足：p>20dL/f，其中，b为十字靶标缝宽，d为待测红外热成像装置中探测器的像元尺寸，L为待测红外热成像装置中镜头到大面阵标靶的距离，f为待测红外热成像装置中镜头的焦距。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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