[发明专利]动态目标调制传递函数测量方法与装置

说明书

技术领域

本发明是关于光学性质测试领域中光学传递函数测量方法与装置，尤其涉及一种动态目标调制传递函数的测量方法与装置。

背景技术

调制传递函数是用来评价系统信息传递能力的一个重要手段。在光学领域中，调制传递函数用来描述光学系统对图像信息的传递能力。调制传递函数测量技术始于1955年，其测试方法的特点是以静止图象为信息源对光学镜组的传递能力进行评价。然而，随着光电跟踪系统的发展与应用，以CCD为代表的时延成像器件得到广泛应用，如航空摄影技术和光学成像制导技术等。在这些技术领域中，使像质退化的主要因素除光学系统自身衍射、像差外，还有目标的高速运动。为了考查目标高速运动对成像质量的影响，人们开始研究动态目标调制传递函数。对动态目标调制传递函数的深入研究，不仅可以定量描述目标运动对像质退化的影响，而且可以分析出像质退化成因，为运动模糊图像复原提供理论依据。

1991年，SPIE第1482卷“Numerical Calculation of Image Motion and VibrationModulation Transfer Function”一文以及SPIE第1533卷“Numerical Calculation ofImage Motion and Vibration Modulation Transfer Functions—a new method”一文分别介绍了动态目标调制传递函数的频域算法和空域算法的思想，详细推导了匀速直线运动状态以及简谐运动状态下这两种算法的数学模型，并对动态目标调制传递函数曲线所反映的物理意义进行了分析。其不足之处是这两篇文章仅对动态目标调制传递函数进行数学推导及仿真，并没有对其进行实际测量。

1991年5月，《OPTICAL ENGINEERING》第30卷第5号“Image ResolutionLimits Resulting from Mechanical Vibrations.Part2：Experiment”一文中第579～580页中介绍了一台低频简谐运动动态目标调制传递函数的实验装置。该实验装置工作原理如下：通过一振动平台承载具有不同空间分辨率的鉴别率板做简谐运动，其振动轨迹由传感器探测，并将结果在示波器上显示；函数发生器同时对鉴别率板的运动状态进行仿真，使实验装置同时具有真实测量结果以及仿真数据；摄影机对做简谐运动的鉴别率板进行成像，通过所成的图像可以判断在摄影机曝光时间内鉴别率板的运动距离d，并将运动距离d代入到公式MTF＝|sinc(πfd)|中得到匀速直线运动动态目标调制传递函数；最后将低频简谐运动近似看成是匀速直线运动，认为求得的结果就是简谐运动动态目标调制传递函数。并其不足之处是此实验装置只能完成对低频简谐运动动态目标调制传递函数的测量而不能兼顾对其它运动形式的动态目标调制传递函数进行测量；而且，此实验装置最终的测量结果是简谐运动与整个成像系统共同作用后的调制传递函数，且无法将成像系统自身对传递函数曲线降低的影响从测量结果中分离出去；最重要的是，此实验装置是利用匀速直线运动动态目标调制传递函数测量结果去代替低频简谐运动动态目标调制传递函数，测量结果会具有较大误差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提供了一种可在不同视场下，即可对匀速直线运动、匀加速直线运动以及简谐运动动态目标调制传递函数进行测量，又可兼顾对静态调制传递函数进行测量，同时可将静态调制传递函数从整机调制函数中分离出去的动态目标调制传递函数的测量方法及装置，达到提高仪器应用范围、减小测量误差的目的。

本发明的目的是这样实现的：

本发明所述的动态目标调制传递函数测量方法包括以下步骤：

①调整精密回转工作台，将光电成像系统调整到待测视场角α位置；

②在滑块处于静止状态时，光电成像系统对光源成像，如果光源采用的是点光源，则所成图像为视场角α下的静态点扩展函数PSF；如果光源采用的是线光源，则所成图像为视场角α下的静态线扩展函数LSF，并且

如果得到的是静态点扩展函数PSF，将光斑中心所在行所有像素灰度值信息提取出来，作为静态线扩展函数LSF；

③对静态线扩展函数LSF进行一维傅里叶变换，得到视场角α下的静态光学传递函数；

④使滑块处于待测运动状态，光电成像系统再次对光源成像，如果光源采用的是点光源，则所成图像为视场角α下的该运动状态的整机点扩展函数PSF；如果光源采用的是线光源，则所成图像为视场角α下该运动状态的整机线扩展函数LSF，并且