[发明专利]一种振动对光电设备成像质量影响试验分析系统

权利要求书

1.一种振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：包括振动台、被测稳像系统、自准直平行光管、CCD成像组件、光源和计算机构成；所述被测稳像系统固定安装于振动台上；所述自准直平行光管通过三角架活动安装于被测稳像系统一侧，且所述被测稳像系统其光轴和自准直平行光管其光轴位于同一直线上；所述CCD成像组件安装于自准直平行光管一侧，且所述自准直平行光管其光路聚焦于CCD成像组件其焦平面上；所述CCD成像组件通过视频采集卡与计算机通信连接。

2.根据权利要求1所述的振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：所述被测稳像系统根据光路传播方向依次由目镜、分划板、下反光镜、物镜和上反射镜构成；所述光源设置于被测稳像系统的目镜前侧。

3.根据权利要求1所述的振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：所述被测稳像系统通过支撑框架安装于振动台其台面上。

4.根据权利要求1或3所述的振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：所述振动台包括六度空间振动台台体，及与六度空间振动台台体电连接的六度空间振动台控制器和振动信号处理系统；所述振动信号处理系统包括三向加速度传感器、振动信号调理器和振动处理计算机；所述三向加速度传感器安装于六度空间振动台台体上；所述振动处理计算机经振动信号调理器与三向加速度传感器电连接。

5.根据权利要求1所述的振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：所述振动对光电设备成像质量影响试验分析系统其操作方法如下：

第一步，将被测稳像系统整机安装在振动台上，并做好固定处理，以免振动过程中发生松动；将自准直平行光管固定在三角架上，按照被测稳像系统的入射光轴方向调节三角架的高度和自准直平行光管的俯仰、方位，使自准直平行光管的光轴和被测稳像系统的光轴一致，并保持光轴不变；

第二步，打开仪器光源对准被测稳像系统的目镜，照亮稳像系统中的内置分划板，被照亮的系统内置分划通过自准直平行光管成像在刻度分划上；通过计算机实时显示的图像进行精调对准，调节平行光管的俯仰和方位从而使稳像系统的亮分划尽可能地成像在图像的中央位置；

第三步，安装并调试好试验系统后，启动被测稳像系统并进入稳像模式，然后开启振动台，按设定的功率谱模拟车辆振动特性，被测稳像系统在振动台的激励下达到稳定，但由被测稳像系统出射的平行光发射光路的方向仍然会在振动的扰动下发生角度变化，变化后的光束经自准直平行光管聚焦在CCD焦平面上；CCD成像组件将采集到的视频图像传输至计算机显示并存储，然后利用图像处理程序对视频图像进行处理和识别，获得系统的稳定精度从而评价不同的振动对稳像系统成像性能的影响。

6.根据权利要求5所述的振动对光电设备成像质量影响试验分析系统，其特征在于：所述第三步中的图像的分析处理方法如下：

第一步，像素对应角度标定，

光电稳像系统的稳定精度通常以角量进行描述，CCD采集的是分划图像的线量，则先对CCD单位像素的线量进行角度量的标定，从而根据计算得到的线量直接换算出实际对应的角量值；图像标定是确定通过CCD拍摄的每一帧图像中每个像素对应的角度，分为方位向、高低向两个值；计算公式为：角当量=视场角/像素数；

该检测试验系统的视场角约为1°，CCD成像组件的靶面分辨率为640×480，则方位向上每个像素角当量理论值折合1°/640=0.09′=5.4″，高低向的理论值为1°/480=0.125′=7.5″；

第二步，图像处理，

利用图像处理技术对试验采集的视频图像进行处理，计算出图像中亮分划的中心坐标以及分划抖动过程中距图像中心点在X、Y方向上的坐标值，从而间接求出分划的抖动偏移量；整个图像处理过程共分三步：图像预处理、图像分割及分划的识别与跟踪；

1）图像预处理，通过CCD成像组件采集到的视频图像，并采用二维中值滤波的方法来对图像文件进行预处理；通过对图像进行的滤波处理消除图像中的随机噪声；

2）图像分割：将图像空间划分成不同的区域，区域内部具有相同的特性，而区域间则因特性的不同而存在边界；

3）分划的识别与跟踪：通过第二步的图像分割处理，将亮分划从图像中提取出来；通过利用Matlab中的边缘提取算法及Hough变换法对图像中的亮分划进行识别提取，再经过跟踪计算得出分划十字中心的坐标位置，并确定其偏离图像中心位置的X、Y向偏移量。