一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置。目前，彩色電視空間分辨力測量出的精度不高，測量圖案也不穩(wěn)定。本發(fā)明提供的一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，包括彩色目標發(fā)生模塊、準直平行光學單元以及被測產品及調整臺，彩色目標發(fā)生模塊包括光源、亮度色度控制單元和目標靶；準直平行光學單元由與被測物品中心相對的離軸拋物面反射式平行光管、半透半反射鏡和反射鏡組成。本發(fā)明在標準彩色目標發(fā)生模塊中采用雙積分球系統(tǒng)產生測試圖案，通過反饋調節(jié)，實現(xiàn)對測試圖案亮度和色度的實時監(jiān)控并根據(jù)需要改變顏色信息，本裝置選用離軸拋物面反射式平行光管，不會產生色差，同時，光管中心區(qū)域沒有遮攔，保證了精度要求。
【專利說明】—種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學檢測【技術領域】，具體涉及一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】[0002]在目前的光電系統(tǒng)中，為獲取更多的空間頻率和光譜分布信息，彩色電視成像系統(tǒng)正在取代傳統(tǒng)的黑白電視成像系統(tǒng)，應用在生活的各個方面，擔負著探測、識別及穩(wěn)瞄任務。然而，彩色電視成像系統(tǒng)不可避免地會出現(xiàn)圖像的彩色失真和非均勻性問題，使色彩空間分辨力下降，影響著圖像色彩空間信息的準確性，從而導致目標探測、識別及穩(wěn)瞄精度的降低。所以為了滿足人們對產品質量的追求，必須對彩色電視成像系統(tǒng)的空間分辨力進行檢測。
[0003]目前，國內有黑白分辨力測試裝置、光學調制傳遞函數(shù)檢測裝置、成像均勻性檢測裝置以及CCD相機成像質量測試裝置等均是針對黑白成像系統(tǒng)而設計的分立檢測裝置。另外，彩色電視成像系統(tǒng)的彩色還原性能可以用標準色卡法方便的測量，但是這種測量方法并不能用來測量彩色空間分辨力。所以針對目前對彩色空間分辨力的檢測方法研究的不足，提出全面的檢測彩色空間分辨力的方法是很有應用價值的。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術中測量出的精度不高和測量圖案不穩(wěn)定的問題，本發(fā)明提供了一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置。
[0005]本發(fā)明提供的技術方案:一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，包括彩色目標發(fā)生模塊、準直平行光學單元以及被測產品；所述彩色目標發(fā)生模塊包括光源、亮度色度控制單元和目標靶；所述準直平行光學單元由離軸拋物面反射鏡、半透半反射鏡和反射鏡組成；所述亮度色度控制單元包括連續(xù)中性密度濾光片、主積分球、三色濾光片組和次積分球。其中濾光片、主積分球、三色濾光片組和次積分球依次沿光源發(fā)出的自然光的光軸排列；所述目標靶包括正四桿靶和負四桿靶，它們分別位于兩個次積分球的出光側，且位于光源發(fā)出的自然光的光軸上，兩個四桿靶與準直平行光學單元的兩個焦平面分別重合；所述主積分球上連接有照度計，照度計通過光衰減控制器與連續(xù)中性密度濾光片相連，所述次積分球上連接有彩色亮度計，彩色亮度計通過濾光片切換控制器與三色濾光片組相連。
[0006]所述光源是鎢齒燈光源或白熾燈光源。
[0007]所述離軸拋物面反射式平行光管的離軸量為200mm。
[0008]采用以上技術方案，本發(fā)明對現(xiàn)有技術有如下優(yōu)點。
[0009](I)可提供穩(wěn)定可控制測試圖案。本發(fā)明在標準彩色目標發(fā)生模塊中采用雙積分球系統(tǒng)產生測試圖案。一方面積分球的漫反射功能可提供穩(wěn)定均勻的光源；另一方面雙積分球系統(tǒng)是由主積分球和次積分球分別控制光源的亮度和色度信息。主積分球通過反饋系統(tǒng)控制光源的亮度，主積分球輸出的光經三色濾光片組進入次積分球，并經過次積分球的反饋系統(tǒng)控制光源的色度，從而實現(xiàn)對測試圖案亮度和色度的實時監(jiān)控并根據(jù)需要改變顏色信息。
[0010](2)測量精度高。首先本測量裝置相比于其他裝置運用兩個反饋系統(tǒng)控制測試圖案的生成，為測試的準確性提供了一定的保證。其次，本裝置的準直平行光學單元沒有延續(xù)前人裝置中所用的透射式平行光管，而是選用離軸拋物面反射式平行光管。一方面反射式平行光管較透射式平行光管理論上不會產生色差；同時，離軸拋物面反射式平行光管中心區(qū)域沒有遮攔，在大口徑光學系統(tǒng)中被廣泛應用，從而保證了精度要求。本裝置最終測試結果精度控制在0.05范圍內。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是現(xiàn)有技術中CXD相機成像質量測試裝置。
[0012]圖2是本發(fā)明的裝置框圖。
[0013]圖3是彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測光路圖。
[0014]圖4是光源及亮度色度控制單元組成圖。
[0015]其中，I是光源、2是連續(xù)中性密度濾光片、3是主積分球、4是三色濾光片組、5是次積分球、6是正四桿靶、6'是負四桿靶、7是準直平行光學單元、8是被測產品、9是離軸拋物面反射鏡、10半透半反射鏡、11是反射鏡、12是彩色目標發(fā)生模塊、13是亮度色度控制單元、14是光衰減控制器、15是照度計、16是濾光片切換控制器、17是彩色亮度計。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示是現(xiàn)有技術中C⑶相機成像質量測試裝置。目前國內外對彩色電視成像系統(tǒng)的研究水平還有很大的提升空間，以CCD相機成像質量測試裝置為例，對CCD相機成像質量的評價類似于對電視成像系統(tǒng)的測試。此測量系統(tǒng)將最小可分辨對比度做為CCD相機成像質量評價指標，裝置構成如下:該測量系統(tǒng)采用單個光源由分光系統(tǒng)分光產生目標亮度和背景亮度，并投射到兩個積分球之中。靶標處在兩個積分球中間，兩個積分球對靶標進行正面和反面的均勻照明；通過透射式平行光管投射到無窮遠處，形成測試圖案，提供給CCD相機。通過調節(jié)兩個積分球入口處的金屬衰減片的透光情況來調節(jié)進入目標積分球和背景積分球的光強度。靶標兩面亮度可通過兩個置于積分球中的亮度探測器來進行測量。亮度探測器輸出的電信號經過放大后，送至A/D轉換器。工控機作為系統(tǒng)的主機，用于進行相關數(shù)據(jù)的采集、處理和邏輯控制，并且將所得到的亮度和對比度信號在顯示器上進行顯示。不過因為這種測量標準只是對亮度的檢測而跟彩色圖像無關，并且在測量過程中因為分光系統(tǒng)、準直透鏡和透射式平行光管的應用，對光強產生了一定的影響，所以測量精度不高，結果不穩(wěn)定。
[0017]為了得到穩(wěn)定可控的測試圖案以及高精度的測量結果，本發(fā)明由彩色目標發(fā)生模塊12產生測試圖案的前景色與背景色，經準直平行光學單元7形成無限遠測試圖案，測試圖案被被測產品接收，由測控數(shù)據(jù)處理分析單元采集彩色目標圖像數(shù)據(jù)，并通過反饋系統(tǒng)控制標準彩色目標發(fā)生模塊從而改變測試圖案的前景和背景色差，分析被測產品的色彩空間分辨力。
[0018]參見圖2?圖4，本發(fā)明提供的一種彩色電視系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，包括彩色目標發(fā)生模塊12、準直平行光學單元7以及被測產品及調整臺8。所述彩色目標發(fā)生模塊12包括光源1、亮度色度控制單元13和目標靶6或6';所述準直平行光學單元7由離軸拋物面反射鏡9，半透半反射鏡10和反射鏡11組成，它們共同構成離軸拋物面反射式平行光管，其與被測物品8中心相對的。
[0019]所述亮度色度控制單元13包括連續(xù)中性密度濾光片2、主積分球3、三色濾光片組4和次積分球5，其中濾光片2、主積分球3、三色濾光片組4和次積分球5依次沿光源I發(fā)出的自然光的光軸排列；所述目標靶包括正四桿靶6和負四桿靶6'，它們分別位于兩個次積分球5的出光側，且位于光源I發(fā)出的自然光的光軸上，兩個四桿靶6和6'與準直平行光學單元7的兩個焦平面(半透半反射鏡10和反射鏡11)分別重合。
[0020]所說的主積分球3上連接有照度計15，照度計15通過光衰減控制器14與連續(xù)中性密度濾光片2相連；所述次積分球5上連接有彩色亮度計17，彩色亮度計17通過濾光片切換控制器16與三色濾光片組4相連。
[0021]本實施例中光源I是鎢鹵燈光源，離軸拋物面反射式平行光管9的離軸量為200mmo
[0022]本發(fā)明工作原理詳細描述如下:
本發(fā)明中亮度色度控制單元13采用兩套雙積分球模式，具體講鹵鎢燈光源I發(fā)出的光經連續(xù)中性密度濾光片2進入主積分球3，并由照度計14檢測光亮度信息并將信號反饋給光衰減控制器13從而實現(xiàn)對光強的實時監(jiān)控，主積分球3輸出的光經過紅、綠、藍三色濾光片組4后進入次積分球5，由彩色亮度計16檢測其色度信息，并將信號反饋給濾光片切換控制器15從而實現(xiàn)對測試圖案的色度實時監(jiān)控。兩個次積分球5輸出的光分別打在正四桿靶6負四桿靶6'上形成測試圖案的背景和前景，正四桿靶和6負四桿靶6'分別位于反射式準直光學單元7的焦平面上。準直平行光學單元7選用離軸拋物面反射式平行光管實現(xiàn)前景圖案和背景圖案的精確對準，從而形成無限遠測試目標圖案，被被測產品接收。最后由測控數(shù)據(jù)處理分析單元采集彩色目標圖像數(shù)據(jù)信息，并通過改變測試圖案的前景和背景色差，分析被測產品的色彩空間分辨力即測試圖案的最小可分辨色差，最小可探測色差和等效噪聲色差。在測量時保持背景色不變，調節(jié)前景色的亮度和色度信息，并測量色差；色差最小的值即為最小可探測色差；當眼睛剛好能分辨測試圖案時，測量其色差即最小可分辨色差Delta E ;噪聲等效色差由公式NEED = (Delta Ε) / (Signal/Noise)算出。
[0023]如圖4所示為光源及亮度色度控制單元13的詳細工作方式。光源所發(fā)出的光經連續(xù)中性密度濾光片2、主積分球3、三色濾光片組4、次積分球5、正四桿靶6與負四桿靶6'產生測試目標圖案。兩套光源及亮度色度控制單元分別通過正四桿靶6與負四桿靶6'產生測試圖案的背景及前景圖案。在主積分球和次積分球中分別用照度計和彩色亮度計建立反饋系統(tǒng)，實時反饋主次積分球的輸出信息。這樣每套光源及亮度色度控制單元都有兩套閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而有效的輸出所需要的不同顏色。
[0024]另外為了實現(xiàn)背景和前景圖案的精確對準，本裝置將以往裝置中選用的透射式平行光管換為離軸拋物面反射式平行光管，離軸量約為200mm。因為較透射式平行光管來說，反射式平行光管雖然制作工藝復雜但其結構簡單，不受光學材料折射率、均勻性、條紋度等影響，理論上不會產生色差，而且，離軸拋物面反射式平行光管中心區(qū)域沒有遮攔，在大口徑光學系統(tǒng)中被廣泛應用。[0025]本裝置的測試方法為:
(O由穩(wěn)壓電源給齒鶴燈供電，產生穩(wěn)定光源；
(2)鹵鎢燈光源經連續(xù)中性密度濾光片進入主積分球，由照度計檢測光亮度信息并將信號反饋給光衰減控制器，從而實現(xiàn)對光強的實時監(jiān)控；
(3)主積分球輸出的光經過紅、綠、藍三色濾光片組后進入次積分球，由彩色亮度計檢測其色度信息，并將信號反饋給濾光片切換控制器從而實現(xiàn)對測試圖案的色度實時監(jiān)控；
(4)兩個次積分球輸出的光分別打在正負四桿靶上形成測試圖案的背景和前景，正負四桿靶分別位于準直平行光學單元的兩個焦平面上；
(5)前景圖像和背景圖像經準直平行光學單元精確對準形成無限遠測試目標圖案，被被測產品接收；
(6)由測控數(shù)據(jù)處理分析單元采集彩色目標圖像數(shù)據(jù)信息，并通過改變測試圖案的前景和背景色差分析被測產品的色彩空間分辨力，即測量測試圖案的最小可分辨色差，最小可探測色差和等效噪聲色差；
(7)在測量時保持背景色不變，調節(jié)前景色的亮度和色度信息并測量色差，色差最小的值即為最小可探測色差；當眼睛剛好能分辨測試圖案時，測量出的色差為最小可分辨色差Delta E ;噪聲等效色差由公式 NEED = (Delta Ε) / (Signal/Noise)算出。
【權利要求】
1.一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，包括彩色目標發(fā)生模塊(12)、準直平行光學單元(7)以及被測產品及調整臺(8)，其特征在于:所述準直平行光學單元(7)由離軸拋物面反射鏡(9)、半透半反射鏡(10)和反射鏡(11)組成；所述彩色目標發(fā)生模塊(12)包括光源(I)、亮度色度控制單元(13)和目標靶(6)，所述亮度色度控制單元(13)包括連續(xù)中性密度濾光片(2 )、主積分球(3 )、三色濾光片組(4 )和次積分球(5 );其中濾光片(2 )、主積分球(3)、三色濾光片組(4)和次積分球(5)依次沿光源(I)發(fā)出的自然光的光軸排列；所述目標靶包括正四桿靶(6)和負四桿靶(6')，它們分別位于兩個次積分球(5)的出光側，且位于光源(I)發(fā)出的自然光的光軸上，兩個四桿靶(6 )和(6')與準直平行光學單元(7 )的兩個焦平面分別重合；所述主積分球(3)上連接有照度計(15)，照度計(15)通過光衰減控制器(14)與連續(xù)中性密度濾光片(2)相連；所述次積分球(5)上連接有彩色亮度計(17)，彩色亮度計(17)通過濾光片切換控制器(16)與三色濾光片組(4)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，其特征在于:所述光源(I)是鎢齒燈光源或白熾燈光源。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種彩色電視成像系統(tǒng)空間分辨力檢測裝置，其特征在于:所述離軸拋物面反射式平行光管的離軸量為200mm。
【文檔編號】H04N17/02GK103826118SQ201410100190
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權日:2014年3月18日
【發(fā)明者】于洵, 田冰心, 聶亮, 韓峰, 劉寶元, 陳靖 申請人:西安工業(yè)大學