專利名稱：空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，尤其涉及一種空間相機(jī)圖像進(jìn)行彩色復(fù)原后對(duì)其彩色圖像色彩準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
顏色視覺(jué)是由光照、物體表面形態(tài)和視覺(jué)系統(tǒng)共同決定的，它們對(duì)顏色評(píng)價(jià)有著決定性的影響。要解決顏色的度量問(wèn)題，首先必須找到外界光刺激與色知覺(jué)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便通過(guò)對(duì)光輻射物理量的測(cè)量間接地獲得色知覺(jué)量。因此應(yīng)用了心理物理學(xué)的方法，綜合光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理等學(xué)科，通過(guò)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究人員建立了色度學(xué)體系，初步解決了對(duì)顏色進(jìn)行定量描述和規(guī)范測(cè)量的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)的技術(shù)協(xié)調(diào)，使之標(biāo)準(zhǔn)化，建立了 CIE色度學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用數(shù)量來(lái)表示顏色、用物理儀器代替人眼進(jìn)行顏色的測(cè)量。在人類進(jìn)行的月球與深空探測(cè)活動(dòng)中，環(huán)繞探測(cè)、軟著陸探測(cè)和巡視勘察是最主要的探測(cè)手段，軟著陸更是踏上另一個(gè)星球進(jìn)行實(shí)地科學(xué)探測(cè)的第一步，從獲取探測(cè)數(shù)據(jù)的直接性和豐富性的角度來(lái)看，軟著陸和巡視勘察是其它探測(cè)形式所不能替代的，在月球與深空探測(cè)技術(shù)發(fā)展中占據(jù)著十分重要的地位。空間彩色相機(jī)在未來(lái)星球軟著陸方面將會(huì)越來(lái)越普遍，因?yàn)槠湓诳梢曅畔?shù)字化方面較傳統(tǒng)的空間黑白相機(jī)擁有更多的顏色信息，也更符合人眼對(duì)圖像的需要?，F(xiàn)今，在衡量彩色重建圖像質(zhì)量的優(yōu)劣方面，卻依然沿襲著以往的傳統(tǒng)模式。雖然考慮到信息的主體是圖像，然而圖 像的最終受體是人，人眼感受彩色圖像直觀質(zhì)量的好壞就可以成為衡量系統(tǒng)的重要指標(biāo)。目視法是主要的顏色評(píng)價(jià)手段，但這種方法受到照明條件、背景亮度、材料光澤、紋理、大小形狀及操作人員的視覺(jué)和心理上的差異等方面因素的影響，準(zhǔn)確度低、一致性差。即使取多個(gè)不同人員的平均判定甚至同一個(gè)觀察者多次重復(fù)判定，其結(jié)果仍然會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的離散性和隨機(jī)性。而且主觀評(píng)價(jià)測(cè)試不僅繁瑣、耗時(shí)，實(shí)行起來(lái)也非常昂貴。這使得空間彩色相機(jī)在研制后期，無(wú)法通過(guò)有效的手段，對(duì)其重建圖像的色彩準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，更無(wú)法通過(guò)測(cè)試獲取反饋信息，改善色彩還原算法，得到更為真實(shí)的重建彩色圖像。正是由于主觀評(píng)價(jià)的不足，人們開始意識(shí)到彩色圖像定量描述以及測(cè)量評(píng)價(jià)的重要性。而只有對(duì)彩色重建圖像的色彩準(zhǔn)確度進(jìn)行定量化測(cè)試，才能有效的指導(dǎo)整個(gè)彩色重建流程和方法，獲取更為真實(shí)、更容易被大眾接受的準(zhǔn)確彩色圖像。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)臻g彩色相機(jī)圖像重建色彩準(zhǔn)確度的評(píng)價(jià)、公信度高以及穩(wěn)定性強(qiáng)的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是本實(shí)用新型提供了一種空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特殊之處在于所述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元以及控制單元；所述目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元依次設(shè)置在光源的出射光路上；所述控制單元與光譜信息單元相連。上述光源是能夠?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定光源的CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源；所述CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源至少包括D55、D65以及D75 ;所述D55的相關(guān)色溫是5503K ;所述D65的相關(guān)色溫是6504K ;所述D75的相關(guān)色溫是7504K。上述目標(biāo)單元是標(biāo)準(zhǔn)色板。上述準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)是離軸反射平行光管；所述目標(biāo)單元設(shè)置在離軸反射平行光管的焦平面上；所述光源通過(guò)目標(biāo)單元反射至離軸反射平行光管。上述離軸反射平行光管是口徑是ΦΙΟΟι πι，焦距是IOOOmm離軸反射平行光管。上述離軸反射平行光管包括離軸拋物面主鏡以及可變光闌；所述目標(biāo)單元設(shè)置在離軸拋物面主鏡的焦平面上；所述光源通過(guò)目標(biāo)單元反射至離軸拋物面主鏡上；所述可變光闌設(shè)置在離軸反射平行光管的出光口處；所述可變光闌是消雜散光光闌。上述光譜信息采集單元包括電控平移臺(tái)以及光譜輻射度計(jì)；所述光譜輻射度計(jì)以及待測(cè)空間相機(jī)分別設(shè)置在電控平移臺(tái)上；所述控制單元分別與光譜輻射度計(jì)以及待測(cè)空間彩色相機(jī)相連；所述控制單元分別控制光譜輻射度計(jì)或待測(cè)空間相機(jī)在電控平移臺(tái)上移動(dòng)至準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的出光口處。上述控制單元是步進(jìn)電機(jī)控制器。上述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與光譜信息采集單元相連的數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元是由封裝有CIE DE2000色差公式的算法的計(jì)算機(jī)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。`上述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與數(shù)據(jù)處理單元相連的顯示單
J Li ο本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型提供了一種空間相機(jī)彩色圖像評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)由光源系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、目標(biāo)單元、光譜采集單元、控制單元、數(shù)據(jù)處理單元和顯示單元組成。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)光源照亮目標(biāo)單元時(shí)，控制單元先將光譜輻射度計(jì)移動(dòng)至平行光管出光口處進(jìn)行光譜信息采集；而后控制單元將光譜輻射度計(jì)移出，將被測(cè)空間彩色相機(jī)移動(dòng)至平行光管出光口處采集圖像。數(shù)據(jù)處理單元將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到重建彩色圖像的色差，并通過(guò)顯示器輸出計(jì)算結(jié)果和實(shí)時(shí)圖像。具體而言，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型通過(guò)光譜輻射度計(jì)測(cè)量準(zhǔn)直系統(tǒng)出光口輻亮度值，并換算得到出光口的光譜三刺激值?？臻g彩色相機(jī)在出光口對(duì)目標(biāo)單元成像，重建彩色圖像后，從顯示單元直接獲取圖像三刺激值。利用CIE DE2000均勻色空間，來(lái)進(jìn)行色差的計(jì)算，可以從明度差、彩度差、色調(diào)差等多方面對(duì)圖像顏色準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)定，具有很高的公信度。填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)無(wú)法通過(guò)客觀數(shù)據(jù)，對(duì)空間相機(jī)重建后的彩色圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)的空白，在國(guó)內(nèi)空間相機(jī)領(lǐng)域?qū)崒偈讋?chuàng)，避免了傳統(tǒng)人工評(píng)價(jià)的不確定因素，用客觀的數(shù)據(jù)評(píng)定替代了主觀的評(píng)價(jià)。2、本實(shí)用新型采用的光源選用標(biāo)準(zhǔn)照明體，提高了測(cè)試的穩(wěn)定性，目標(biāo)單元選用標(biāo)準(zhǔn)色板ColorCheckDC，具有很高色彩飽和度、均勻性，可以提高測(cè)試的穩(wěn)定度；光譜采集單元選用高精度光譜輻射度計(jì)，大大提高測(cè)試精度；在準(zhǔn)直系統(tǒng)出射窗口處安裝有可變光闌，可根據(jù)不同空間相機(jī)的通光口徑大小調(diào)整準(zhǔn)直系統(tǒng)出射光束的口徑，以滿足不同相機(jī)測(cè)試的需要；在準(zhǔn)直系統(tǒng)出射窗口處安裝有可變光闌，可以有效的遮擋雜散光，提高測(cè)試精度；選用高精度電控平移臺(tái)，承載被測(cè)相機(jī)和光譜輻射度計(jì)交替移動(dòng)至準(zhǔn)直系統(tǒng)出光口處，保證了測(cè)試的重復(fù)性。

圖1是本實(shí)用新型所提供的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中 1-光源；2_標(biāo)準(zhǔn)色板；3_離軸拋物面主鏡；4_可變光闌；5_被測(cè)空間相機(jī)；6_光譜輻射度計(jì)；7_電控平移臺(tái)；8_控制單元；9_數(shù)據(jù)處理單元；10_顯示單元；11_準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供了一種空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，該評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)包括光源1、目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)11、光譜信息采集單元以及控制單元8 ;目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)11、光譜信息采集單元依次設(shè)置在光源I的出射光路上；控制單元8與光譜信息單元相連。光源I是能夠?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定光源的CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源；CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源至少包括D55、D65以及D75 ；D55的相關(guān)色溫是5503K ；D65的相關(guān)色溫是6504K ；D75的相關(guān)色溫是7504K。目標(biāo)單元是標(biāo)準(zhǔn)色板2。準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)11是離軸反射平行光管；目標(biāo)單元設(shè)置在離軸反射平行光管的焦平面上；光源I通過(guò)目標(biāo)單元反射至離軸反射平行光管。離軸反射平行光管是口徑是Φ 100mm，焦距是IOOOmm離軸反射平行光管。離軸反射平行光管包括立軸拋物面主鏡3以及可變光闌4 ；目標(biāo)單元設(shè)置在立軸拋物面主鏡3的焦平面上；光源I通過(guò)目標(biāo)單元反射至立軸拋物面主鏡3上；可變光闌4設(shè)置在離軸反射平行光管的出光口處；可變光闌4是消雜散光光闌。光譜信息采集單元包括電控平移臺(tái)7以及光譜輻射度計(jì)6 ;光譜輻射度計(jì)6以及待測(cè)空間相機(jī)分別設(shè)置在電控平移臺(tái)7上；控制單元8分別與光譜輻射度計(jì)6以及待測(cè)空間彩色相機(jī)5相連；控制單元8分別控制光譜輻射度計(jì)6或待測(cè)空間相機(jī)在電控平移臺(tái)7上移動(dòng)至準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)11的出光口處?？刂茊卧?是步進(jìn)電機(jī)控制器?？臻g相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與光譜信息采集單元相連的數(shù)據(jù)處理單元9 ;數(shù)據(jù)處理單元9是由封裝有CIE DE2000色差公式的算法的計(jì)算機(jī)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？臻g相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與數(shù)據(jù)處理單元9相連的顯示單元10。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是標(biāo)準(zhǔn)照明體光源I發(fā)出的光照射在標(biāo)準(zhǔn)色板2上；標(biāo)準(zhǔn)色板2為漫反射體，位于準(zhǔn)直系統(tǒng)11的焦平面上，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)色板反射的光再打在準(zhǔn)直系統(tǒng)主鏡3上，以平行光束從準(zhǔn)直系統(tǒng)出射；在出射窗口處設(shè)置有可變光闌4，既用于控制平行光束的口徑，還可以對(duì)雜散光進(jìn)行抑制；控制單元8通過(guò)控制電控平移臺(tái)7并承載空間相機(jī)5移動(dòng)至準(zhǔn)直系統(tǒng)11出光口處，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)色板2進(jìn)行成像后存儲(chǔ)圖像；控制單元8移動(dòng)電控平移臺(tái)7運(yùn)動(dòng)，將光譜輻射度計(jì)6移入準(zhǔn)直系統(tǒng)11出光口處，采集出口處光譜輻亮度值；對(duì)空間相機(jī)采集的圖像進(jìn)行彩色復(fù)原，并提取復(fù)原后圖像的三色刺激值；對(duì)光譜輻射度計(jì)所采集的輻亮度值進(jìn)行計(jì)算，得到出光口處的標(biāo)準(zhǔn)三色刺激值；進(jìn)而將兩個(gè)設(shè)備獲取的數(shù)值代入CIE DE2000色差公式中進(jìn)行運(yùn)算，得到復(fù)原彩色圖像與真實(shí)值之間的色差，以上流程都再數(shù)據(jù)處理單元9中進(jìn)行；顯示單元10既能顯示空間相機(jī)采集圖像，也能將計(jì)算結(jié)果輸出成報(bào)表。本實(shí)用新型的具體工作原理如下標(biāo)準(zhǔn)照明體光源照亮標(biāo)準(zhǔn)色板，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后形成準(zhǔn)直光束，信號(hào)采集單元的光譜輻射度計(jì)在準(zhǔn)直系統(tǒng)出光口處采集輻亮度值，通過(guò)計(jì)算得到照明體相對(duì)光譜功率分布函數(shù)S( λ )，進(jìn)而按下式計(jì)算出光口處的CIE色度系統(tǒng)三刺激值X1、Yl、Zl。
權(quán)利要求1.一種空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元以及控制單元；所述目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元依次設(shè)置在光源的出射光路上；所述控制單元與光譜信息單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光源是能夠?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定光源的CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源；所述CIE推薦采用的標(biāo)準(zhǔn)照明體光源至少包括D55、D65以及D75 ;所述D55的相關(guān)色溫是5503K ;所述D65的相關(guān)色溫是6504K ;所述D75的相關(guān)色溫是7504K。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述目標(biāo)單元是標(biāo)準(zhǔn)色板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)是離軸反射平行光管；所述目標(biāo)單元設(shè)置在離軸反射平行光管的焦平面上；所述光源通過(guò)目標(biāo)單元反射至離軸反射平行光管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述離軸反射平行光管是口徑是Φ 100mm,焦距是IOOOmm離軸反射平行光管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述離軸反射平行光管包括離軸拋物面主鏡以及可變光闌；所述目標(biāo)單元設(shè)置在離軸拋物面主鏡的焦平面上；所述光源通過(guò)目標(biāo)單元反射至離軸拋物面主鏡上；所述可變光闌設(shè)置在離軸反射平行光管的出光口處；所述可變光闌是消雜散光光闌。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光譜信息采集單元包括電控平移臺(tái)以及光譜輻射度計(jì)；所述光譜輻射度計(jì)以及待測(cè)空間相機(jī)分別設(shè)置在電控平移臺(tái)上；所述控制單元分別與光譜輻射度計(jì)以及待測(cè)空間彩色相機(jī)相連；所述控制單元分別控制光譜輻射度計(jì)或待測(cè)空間相機(jī)在電控平移臺(tái)上移動(dòng)至準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的出光口處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元是步進(jìn)電機(jī)控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與光譜信息采集單元相連的數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元是由封裝有CIE DE2000色差公式的算法的計(jì)算機(jī)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)還包括與數(shù)據(jù)處理單元相連的顯示單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)，包括光源、目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元以及控制單元；目標(biāo)單元、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、光譜信息采集單元依次設(shè)置在光源的出射光路上；控制單元與光譜信息單元相連。本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)臻g彩色相機(jī)圖像重建色彩準(zhǔn)確度的評(píng)價(jià)、公信度高以及穩(wěn)定性強(qiáng)的空間相機(jī)彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N17/00GK202889533SQ20122054364
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者薛勛, 張潔, 趙建科, 劉峰, 龍江波, 胡丹丹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所