一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法

摘要

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法属于CCD相机检测技术领域，将光源、被测CCD相机和处理机的轴线与平行光管的光轴同轴放置在水平台上；将新型靶标放置在在平行光管的焦平面处，通过调整一维微调机构使新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；处理机测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值和靶标像的测量调制对比度，分别计算新型靶标像中两组条纹的调制传递函数MTF1′和MTF2′：通过MTF1′和MTF2′消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机传递函数MTF。本发明使用一维调整机构，结构简单，降低成本，操作省时省力；通过使用新型标靶消除初始错位所引起的检测误差，准确的反映整个系统的成像质量。

说明书

技术领域

本发明属于CCD相机检测技术领域，特别涉及一种使用新型靶标检测 CCD相机传递函数的方法。

背景技术

传递函数能够客观反映CCD相机的整机频率响应特性，是光学成像系统 像质评价的重要指标，CCD相机在奈奎斯特频率处的传递函数更能反映整个 系统的成像质量。

目前CCD相机的整机传递函数检测方法采用调制对比度测量法，在平行 光管的焦平面处放置与被测CCD相机空间频率(奈奎斯特频率)相同的黑白 等间隔条纹靶标板，用满足要求的光源照射靶标板，在平行光管出口处放置 被测CCD相机，通过计算靶标像的测量调制对比度CTF_out(f)：

${\mathrm{CTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}---\left(1\right)$

除以靶标板的理论调制对比度CTF_in(f)得出调制传递函数MTF，其中I_max和I_min分别表示对应靶标条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最小值。

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{{\mathrm{CTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)}{{\mathrm{CTF}}_{\mathrm{in}}\left(f\right)}---\left(2\right)$

通常情况下，对于高对比度靶标，CTF_in(f)＝1。若靶标像与CCD像元之间 存在初始相位ε，则实际测量值MTF′小于理论值MTF，即：

$\mathrm{MTF}\prime =\frac{a-2ϵ}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(3\right)$

其中a表示CCD像元尺寸。

在背景技术的测量方法中，首先需要调整靶标板上条纹方向与CCD像元 行或者列方向平行，再沿垂直于条纹方向微量步进靶标，每步进一次计算一 次调制传递函数MTF，总移动量不少一个像元距离，输出的最大MTF即为 CCD相机的整机传递函数。

实现背景技术检测方法装置中包括光源1、两维微调装置2、靶标板3、平 行光管4、被测CCD相机5和处理机6，如图1所示。

该检测技术具有如下缺陷：

1、由于二维微调机构的存在，使结构复杂，成本上升，并且需要多次移 动靶标，每次都需要测量靶标像的调制对比度，操作复杂，耗时；

2、背景技术可以消除靶标条纹与CCD像元之间初始错位产生的检测误差， 但是由于微调机构具有最小位移量δ，因此原方法只是将误差控制在一定范围 内，即：

$\mathrm{MTF}\prime \prime =\frac{a}{a-2\delta }\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(4\right)$

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种使用新型靶标检测 CCD相机传递函数的方法，该方法操作简单，可以消除初始错位所引起的检 测误差。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，该方法包括如下步 骤：

步骤一：将光源、被测CCD相机和处理机的轴线与平行光管的光轴同 轴放置在水平台上；

步骤二：将装在一维微调机构上的新型靶标放置在在平行光管的焦平 面处，新型靶标由两组空间频率与被测CCD相机空间频率相等的黑白条纹 组成，在垂直于条纹方向错位一个给定距离β，通过调整一维微调机构使新 型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；

步骤三：处理机测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值与最 小值，得到靶标像两组条纹的测量调制对比度，根据已知的新型靶标的理论 调制对比度、被测CCD相机的像元尺寸a和靶标像与CCD像元之间存在初 始相位ε，f为新型靶标的空间频率，分别计算新型靶标像中两组条纹的调制 传递函数MTF₁′和MTF₂′：

${\mathrm{MTF}}_1^{\prime }=\frac{a-2ϵ}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(5\right)$

${\mathrm{MTF}}_2^{\prime }=\frac{a-2(ϵ+\beta )}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(6\right)$

步骤四：通过MTF₁′和MTF₂′消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机 传递函数MTF：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{a}{2\beta }|{\mathrm{MTF}}_1^{\prime }-{\mathrm{MTF}}_2^{\prime }|---\left(7\right).$

本发明的有益效果是：本发明使用一维调整机构，结构简单，降低成本， 操作省时省力；通过使用新型标靶消除初始错位所引起的检测误差，准确的 反映整个系统的成像质量。

附图说明

图1本发明一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法的装置结 构图。

图2本发明一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法新型靶标 主视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

一种使用新型靶标检测CCD相机传递函数的方法，其特征在于，该方 法包括如下步骤：

步骤一：将光源1、被测CCD相机5和处理机6的轴线与平行光管4的 光轴同轴放置在水平台上；

步骤二：将装在一维微调机构上的新型靶标放置在在平行光管4的焦 平面处，新型靶标由两组空间频率与被测CCD相机空间频率相等的黑白条 纹组成，在垂直于条纹方向错位一个给定距离β，通过调整一维微调机构使 新型靶标像条纹方向与CCD像元方向平行；

步骤三：处理机6测得对应两组条纹的CCD像元输出亮度的最大值I_max与最小值I_min，得到靶标像两组条纹的测量调制对比度CTF_out(f)，

${\mathrm{CTF}}_{\mathrm{out}}\left(f\right)=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$

根据已知的新型靶标的理论调制对比度CTF_in(f)、被测CCD相机5的像 元尺寸a和靶标像与CCD像元之间存在初始相位ε，f为新型靶标的空间频 率，分别计算新型靶标3像中两组条纹的调制传递函数MTF₁′和MTF₂′：

${\mathrm{MTF}}_1^{\prime }=\frac{a-2ϵ}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(5\right)$

${\mathrm{MTF}}_2^{\prime }=\frac{a-2(ϵ+\beta )}{a}\mathrm{MTF}\left(f\right)---\left(6\right)$

步骤四：通过MTF₁′和MTF₂′消去初始相位ε，即可求得CCD相机的整机 传递函数MTF：

$\mathrm{MTF}\left(f\right)=\frac{a}{2\beta }|{\mathrm{MTF}}_1^{\prime }-{\mathrm{MTF}}_2^{\prime }|---\left(7\right).$