專利名稱：用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電平臺運動成像質(zhì)量退化的測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法。
背景技術(shù)：
在機載、車載、船載、星載等動基座條件下，光電平臺隔離了大部分運動影響，但是，殘余的抖動、振動仍然損害光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)運動成像發(fā)生模糊、散焦、噪聲、變形、像素混疊而出現(xiàn)嚴重降質(zhì)。準確地測試與評估運動中的成像質(zhì)量是提高光電平臺伺服精度的前提。有許多方法評價光學(xué)系統(tǒng)的靜態(tài)成像質(zhì)量，如遠距離目標成像法、星點法、目視分辨力法等定性測量方式。還有光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)方法進行精確的定量測量。傳統(tǒng)上調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法如圖1所示，測量裝置包括產(chǎn)生星點像的平行光管I;被測光學(xué)鏡頭2 ;(XD探測器3和處理計算機4。在平行光管I的焦平面上安置星點孔，星點像經(jīng)平行光管投射到光學(xué)系統(tǒng)上，匯聚到光學(xué)系統(tǒng)的像面上，布置在像面上的CXD探測器3把星點像的光強分布輸入到計算機4，經(jīng)付利葉變換測得光學(xué)系統(tǒng)靜態(tài)光學(xué)傳遞函數(shù)。傳統(tǒng)的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法不能用于動態(tài)測量，首先，運動將改變光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測試儀中的CCD探測器3的光強分布，造成測量誤差，所以傳統(tǒng)的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測量需要減振臺，隔離振動影響，只適用于靜態(tài)測量；更重要的是，傳統(tǒng)的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測量只能測量光學(xué)鏡頭，不包含鏡頭中的CXD探測器，圖1中包含的CXD探測器3和處理計算機4是光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測試儀組成的一部分。而光電平臺中的光學(xué)鏡頭和CCD探測器合為一體，不可分割，無法實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)測量。從查到的資料看，光電平臺動態(tài)成像的評價方法是遠距離目標成像法和目視分辨力法。僅僅能夠進行定性測量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決定量測量運動狀態(tài)下光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量的退化問題，本發(fā)明提供了一種用隨機目標法測量光電平臺光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)，通過計算靜止與運動狀態(tài)下光電平臺的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)差異，進而得到光電平臺運動成像質(zhì)量退化的評價的，用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:一種用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法，包括以下步驟:把光電平臺固定在搖擺臺上，搖擺臺靜止時，光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標圖案，用隨機目標法測量光電平臺靜止時光學(xué)傳遞函數(shù)數(shù)值；開動搖擺臺，使其以一定頻率、擺幅沿俯仰、方位方向運動；光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標，用隨機目標法測量經(jīng)過伺服控制后的光電平臺光學(xué)傳遞函數(shù)值；將運動狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值與靜止狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值相比較，得到了光電平臺運動狀態(tài)下成像質(zhì)量退化量。上述技術(shù)方案中，開動搖擺臺后，啟動光電平臺伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)生與搖擺臺相反方向運動，抵消一部分搖擺臺運動影響，使光電平臺視軸穩(wěn)定在慣性空間。本發(fā)明具有以下的有益效果:本發(fā)明的用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法，通過計算靜止與運動狀態(tài)下光電平臺的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)差異，得到光電平臺運動成像質(zhì)量退化的定量評價；可以測量包括CCD探測器在內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)傳遞函數(shù)；測量結(jié)果不受目標位置變化影響，特別適用于光電平臺動態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)測量。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是傳統(tǒng)光學(xué)鏡頭調(diào)制傳遞函數(shù)測量示意圖。圖2是隨機目標法測量調(diào)制傳遞函數(shù)示意圖。圖3是白噪聲隨機圖案。圖4是白噪聲一維剖面圖。圖5是隨機目標法測量調(diào)制傳遞函數(shù)框圖。圖中的附圖標記表示為:1-產(chǎn)生星點像的平行光管；2_被測光學(xué)鏡頭；3-(XD探測器；4_處理計算機；5-白噪聲隨機目標圖案；6_被測光學(xué)鏡頭；7-(XD探測器；8_圖像采集系統(tǒng)；9-處理計算機；10-顯示器。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明思想為:把光電平臺固定在搖擺臺上，搖擺臺靜止時，光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標圖案，用隨機目標法測量光電平臺靜止時光學(xué)傳遞函數(shù)數(shù)值。開動搖擺臺，使其以一定頻率、擺幅沿俯仰、方位方向運動，受外界擺動、晃動、抖動影響，光電平臺圖像質(zhì)量降低。啟動光電平臺伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)生與搖擺臺相反方向運動，抵消搖擺臺運動影響，使光電平臺視軸穩(wěn)定在慣性空間，光電平臺視軸依然對準白噪聲隨機目標，光電平臺圖像質(zhì)量有所恢復(fù)。但是，由于伺服穩(wěn)定系統(tǒng)有滯后因素及伺服精度誤差，光電平臺仍然受到殘余的抖動、晃動影響，光電平臺圖像質(zhì)量比靜止狀態(tài)還是下降了，用隨機目標法測量經(jīng)過伺服控制后的光電平臺光學(xué)傳遞函數(shù)值，與靜止狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值比較，得到了光電平臺運動狀態(tài)下成像質(zhì)量退化量。被測光學(xué)系統(tǒng)瞄準一個已知功率譜密度(PSDin)的白噪聲隨機目標圖案，白噪聲隨機目標圖案可以通過監(jiān)視器顯示，也可以用微型液晶圖像發(fā)生器通過平行光管顯示。被測光學(xué)系統(tǒng)CXD接收白噪聲隨機目標圖像，圖像采集系統(tǒng)通過處理、計算出白噪聲隨機目標圖像的輸出功率譜密度PSDrat，被測光學(xué)系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)計算公式:
權(quán)利要求
1.一種用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法，其特征在于，包括以下步驟: 把光電平臺固定在搖擺臺上，搖擺臺靜止時，光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標圖案，用隨機目標法測量光電平臺靜止時光學(xué)傳遞函數(shù)數(shù)值； 開動搖擺臺，使其以一定頻率、擺幅沿俯仰、方位方向運動；光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標，用隨機目標法測量經(jīng)過伺服控制后的光電平臺光學(xué)傳遞函數(shù)值； 將運動狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值與靜止狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值相比較，得到了光電平臺運動狀態(tài)下成像質(zhì)量退化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，開動搖擺臺后，啟動光電平臺伺服穩(wěn)定系統(tǒng)，伺服穩(wěn)定系統(tǒng)產(chǎn)生 與搖擺臺相反方向運動，抵消一部分搖擺臺運動影響，使光電平臺視軸穩(wěn)定在慣性空間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用光學(xué)傳遞函數(shù)測量光電平臺運動成像質(zhì)量退化的方法，包括以下步驟把光電平臺固定在搖擺臺上，搖擺臺靜止時，光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標圖案，用隨機目標法測量光電平臺靜止時光學(xué)傳遞函數(shù)數(shù)值；開動搖擺臺，使其以一定頻率、擺幅沿俯仰、方位方向運動；光電平臺視軸對準白噪聲隨機目標，用隨機目標法測量經(jīng)過伺服控制后的光電平臺光學(xué)傳遞函數(shù)值；將運動狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值與靜止狀態(tài)的光學(xué)傳遞函數(shù)值比較，得到了光電平臺運動狀態(tài)下成像質(zhì)量退化量。本發(fā)明通過計算靜止與運動狀態(tài)下光電平臺的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)差異，得到光電平臺運動成像質(zhì)量退化的評價。
文檔編號G01M11/02GK103217272SQ20131006681
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者郎小龍, 嵇曉強, 陳曉露, 孫輝, 王平, 王子辰 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所