[发明专利]成像光电系统光谱响应非均匀性测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光学计量测试领域，涉及一种光谱响应非均匀性测量方法，尤其涉及一种成像光电系统光谱响应非均匀性测量方法。

背景技术

成像光电系统包括从紫外、可见到红外的各类成像光电系统，如CCD相机、CCD立体相机、航天相机、成像光谱仪等，成像光电系统用来探测、识别和分辨目标及背景，广泛应用于卫星遥感、空间探测、军事侦察、军事感知、目标识别、目标跟踪、军事图像通信等领域。

随着成像光电系统在军事领域和航天领域的广泛应用和发展，对成像光电系统提出了更加苛刻的要求：高分辨率、卓越的信噪比、光谱响应均匀性好、宽动态范围及适用于恶劣的环境。光谱响应非均匀性是评价成像光电系统的重要技术参数之一，由于成像光电系统的图像中叠加非均匀性噪声而影响成像系统的灵敏度，因此必须对成像光电系统的光谱响应非均匀性进行测量，从而对成像光电系统光谱响应非均匀性进一步修正。目前，俄罗斯、英国、美国等国家都相继开展了成像光电系统光谱响应非均匀性测量技术的研究，在紫外、可见及近红外波段采用单色积分球光源的方法，将成像光电系统放置在积分球光源的出口，由单色积分球光源直接照射被测成像光电系统，由于单色积分球光源出口的均匀性比较好，因此可直接实现被测成像光电系统光谱响应非均匀性的测量。在中、远红外波段采用面源黑体的方法，利用面源黑体均匀的辐射实现被测成像光电系统响应非均匀性的测量。

国内主要采用小光点注入法和均匀光源法实现成像光电系统光谱响应非均匀性测量。但是由于成像光电系统中CCD器件的像元尺寸越来越小，小光点注入法已无法满足实际测量要求，因此目前多采用均匀光源法，例如，《光谱学与光谱分析》第32卷，第5期上，《哈达玛变换光谱成像仪光谱响应非均匀性修正》一文中，采用的方法就是用积分球光源实现哈达玛变换光谱成像仪光谱响应非均匀性进行测量，从而进一步对其光谱响应非均匀性进行修正。但是，由于均匀光源本身存在不均匀性，因此采用均匀光源法测量成像光电系统光谱响应非均匀性存在一定误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前成像光电系统光谱响应非均匀性的测量难题，提供一种成像光电系统光谱响应非均匀性的高准确度测量方法，克服利用均匀光源法测量成像光电系统光谱响应非均匀性存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的成像光电系统光谱响应非均匀性测量的方法包括以下步骤：

第一步：搭建成像光电系统光谱响应非均匀性测量系统

将可调谐激光器、激光稳功率控制器、带有监视探测器的积分球、准直透镜、均匀性补偿器、安装在二维扫描机构上的类针孔辐射计依次放置在光学平台上，其中，积分球的出口处于准直透镜的物方焦面上，二维扫描机构受计算机控制，类针孔辐射计的输出送入所述计算机，可调谐激光器输出的激光由激光稳功率控制器的中心入射，由激光稳功率控制器输出的功率稳定的激光垂直入射在所述积分球入口中心，积分球上的监视探测器将探测信号反馈给激光稳功率控制器，由积分球出射的均匀激光由准直透镜形成准直激光束，准直激光束经均匀性补偿器补偿后照射到类针孔辐射计的输入端；

第二步：计算机控制测量

2.1将可调谐激光器调整到波长点λ₁，计算机首先控制类针孔辐射计测量波长点λ₁处的背景信号，然后控制二维扫描机构带动类针孔辐射计根据设置的扫描间隔对类针孔辐射计输入端的准直激光束截面进行二维扫描，计算机将类针孔辐射计输出的激光信号扣除背景信号得到波长为λ₁且对应二维扫描坐标为(x_p，y_p)的实测信号V(x_p，y_q，λ₁)，x_p表示行方向x的扫描坐标点且p＝0、1、2、…、P-1，P为行方向扫描距离与扫描间距的比值，y_q表示列方向y的扫描坐标点且q＝0、1、2、…、Q-1，Q为列方向扫描距离与扫描间距的比值，然后根据公式(1)计算激光波长为λ₁时准直激光束截面的均匀性U(x_py_qλ₁)并保存该组数据：

式中，V_最大(x_p，y_q，λ₁)表示类针孔辐射计在波长λ₁处所有实测信号值中的最大值；