一种用于空间相机测试的动态景物模拟系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于空间相机测试的动态景物模拟系统及方法。该系统包括动态景物模拟装置和用于产生无穷远景物目标的平行光管，所述动态景物模拟装置放置于平行光管的焦面处，用于提供动态成像景物；所述动态景物模拟装置包括驱动机构、滚轮、照明光源、靶标、底座，所述滚轮的长度l大于等于平行光管的线视场，所述滚轮可在驱动机构的控制下改变旋转方向及旋转速度，所述照明光源安装在平行光管焦前区域，所述靶标包覆于滚轮上，所述驱动机构、滚轮、照明光源均安装在底座上。本发明系统结构简单，装配方便；动态靶标材料为磁性相片纸，靶标安装及切换方便；靶标采用打印的方式，成本低；动态景物功能与静态景物功能切换简单。

说明书

技术领域

本发明属于光学测试技术领域，具体涉及一种用于空间相机测试的动态景物模拟系统及方法。

背景技术

空间相机通常在几百到几千公里的高度运行。相机整机装配完成后，需在试验室进行成像质量测试。测试时，通常采用一个景物模拟系统提供无穷远的景物目标，作为相机的信号输入，用于模拟相机在轨飞行时的地面状态。

景物模拟包括静态景物模拟和动态景物模拟。静态景物模拟可以提供静态无穷远目标，用来确定相机的静态成像性能，即相机在不同频率下的静态传递函数；动态景物模拟可以为待测相机提供无穷远处的动态目标，进行相机的动态成像测试，用来确定相机推扫的合理性，积分时间，积分延时特性等。

景物模拟系统包括平行光管、照明光源、靶标、调整设备等。静态景物模拟时，装在平行光管焦面上的分划板被光源照明，形成平行光出射，进入CCD相机镜头，被CCD接收并转换为相应的电信号输出，可以对相机成像质量进行对比测试。动态景物模拟常用方案是棱镜成像胶片法、LCD法、LCD拼接法、投影仪拼接法、移动胶片法等。这些方案的缺点如下：棱镜成像胶片法中光学部分调整复杂,精度要求高；LCD法可视偏转角度过小，从侧面看就会出现较大的亮度和色彩失真，容易产生影像拖尾现象，且液晶“坏点”问题很难解决；LCD拼接每个屏之间的颜色均匀性和亮度均匀性很难调节，而且拼缝数量很多整体效果很差；投影仪拼接亮度低、价格昂贵,对比度差，图像边缘容易产生彩虹现象；移动胶法中的胶片不好保存。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种新的用于空间相机测试的动态景物模拟系统及方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于空间相机测试的动态景物模拟系统，包括动态景物模拟装置和用于产生无穷远景物目标的平行光管，所述动态景物模拟装置放置于平行光管的焦面处，用于提供动态成像景物；所述动态景物模拟装置包括驱动机构、滚轮、照明光源、靶标、底座，所述滚轮的长度l大于等于平行光管的线视场，所述滚轮可在驱动机构的控制下改变旋转方向及旋转速度，所述照明光源安装在平行光管焦前区域，所述靶标包覆于滚轮上，所述驱动机构、滚轮、照明光源均安装在底座上。

进一步的，所述动态景物模拟装置还包括平移台，所述底座固定在平移台上，平移台可带动其上方的机构沿光轴方向前后运动。

进一步的，所述滚轮采用铁磁金属加工成型，所述靶标用打印方式，选用磁性相纸打印。

进一步的，所述动态景物模拟装置采用侧向照明方式，光源中心线对准焦面中心，安装角度为β。

进一步的，所述β是光源中心线与滚轮中心线的夹角，β的取值范围为20°～90°。

进一步的，所述照明光源选用LED灯带或卤钨灯。

进一步的，用于产生无穷远目标时，所述滚轮的位置满足：

1)滚轮中心线与平行光管光轴重合；

2)滚轮与平行光管焦面相切；

3)除相切位置外，滚轮其余部分位于平行光管的焦后区域。

进一步的，所述动态景物模拟装置设置于平行光管的一侧，平行光管的另一侧设置有待测相机，若平行光管的焦深为2a，滚轮的半径为r，则任意时刻，沿圆周方向，所述待测相机观测到的目标范围为

一种用于空间相机测试的动态景物模拟的方法，包括：

打开照明光源，驱动滚轮以及包覆在上方的靶标以预定的速度旋转，以提供无穷远动态景物目标；将动态景物模拟装置整体移出焦面，在焦面放置分划板，在平行光管的焦后区域放置光源，作为静态景物模拟系统使用。

在磁性相纸上打印若干文字图案和图片图案；当需要使用某一靶标时，调节滚轮的转速，并按照滚轮的旋转方向选择靶标的放入的方向；当需要更换图片时，拿住靶标的边缘，转动滚轮，取出靶标，再放入新的图片。

进一步的，调节平移台，使上方所有机构沿光轴方向前后移动，为待测相机提供不同距离动态景物目标。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

本发明系统结构简单，装配方便；本发明动态靶标材料为磁性相片纸，靶标安装及切换方便；本发明靶标采用打印的方式，成本低；本发明动态景物功能与静态景物功能切换简单。

附图说明

图1为动态景物模拟系统简图。

图2为动态景物模拟装置的主视图。

图3为动态景物模拟装置的侧视图。

图4为某一时刻目标范围。

图5为相机测试示意图。

图6为动态景物模拟系统结构图。

图7为某靶标图案。

图中标记：1：动态景物模拟装置；2：平行光管；3：电机；4：滚轮；5：照明光源；6：靶标；7：底座；8：平移台；9：焦面；10：焦前区域；11：光源中心线；12：滚轮中心线；13：焦后区域；14：相机；15：离轴RC平行光管。

具体实施方式

下面结合某一动态景物模拟系统对本发明作进一步阐述：

本实施例提供一种如图1所示的用于空间相机测试的动态景物模拟系统，该系统包括平行光管2和动态景物模拟装置1，其中平行光管2用于产生无穷远景物目标；动态景物模拟装置1放置于平行光管2的焦面9处，提供动态成像景物。

如图2-3所示，动态景物模拟装置1为滚轮式，主要包括电机3、滚轮4、照明光源5、靶标6、底座7、平移台8。

滚轮4采用铁磁金属(如45#钢)加工成型，滚轮4的长度l大于等于平行光管2的线视场。滚轮4由电机3直接驱动，通过控制电机3，可以改变滚轮4的旋转方向及旋转速度。

靶标6采用打印方式，选用磁性相纸打印。若滚轮4半径为r，长度为l，则相纸大小为2πr*l。在磁性相纸上打印若干文字图案和图片图案；靶标6有磁性，因此能吸附包裹在滚轮4的圆周上。

当需要使用某一靶标6时，调节滚轮4的转速，使其缓慢转动，并按照滚轮4旋转方向选择靶标6放入的方向。如图2-3所示，若滚轮4顺时针转动，则从上往下放入靶标6。当需要更换图片时，拿住靶标6的边缘，缓慢转动滚轮4，取出靶标6，再放入新的图片。

动态景物模拟装置1采用侧向照明方式，照明光源5安装在平行光管焦前区域10，光源中心线11对准焦面9中心，安装角度为β。如图2-3所示，β是光源中心线11与滚轮中心线12的夹角，β参考取值范围20°～90°。照明光源5可选用LED灯带或卤钨灯。

电机3、滚轮4、照明光源5安装在底座7上方，底座7固定在平移台8上，平移台8可以带动上方机构沿光轴方向前后运动。

用于产生无穷远目标时，滚轮4位置需满足以下要求：

①滚轮中心线11与平行光管光轴重合；

②滚轮4与平行光管焦面9相切；

③除相切位置外，滚轮4其余部分位于平行光管焦后区域13。

如图4所示，若平行光管焦深为2a，滚轮4半径为r，则任意时刻，沿圆周方向，相机观测到的目标范围为

本实施例还提供一种用于空间相机测试的动态景物模拟的方法，该方法基于如图5所示的装置。

打开照明光源5，开启电机3，驱动滚轮4以及包覆在上方的靶标6以一定的速度旋转，可为待测相机14提供无穷远动态景物目标；

调节平移台8，使上方所有机构沿光轴方向前后移动，可为待测相机14提供不同距离动态景物目标。

将动态景物模拟装置1整体移出焦面9，在焦面9放置分划板，在焦后13放置光源，即可作为静态景物模拟系统使用。

图6是本发明采用离轴RC平行光管15时的一种更为具体的实施例，即，在一离轴RC平行光管15的焦面9位置放置动态景物模拟装置1，组成一套动态景物模拟系统。

依据离轴RC平行光管15的视场大小，选定滚轮4的尺寸：直径100mm，长度100mm；滚轮4采用45#钢加工。

靶标6采用磁性相片纸打印，纸张尺寸314mm×100mm。靶标6可设计为如图7所示，包括文字、图片、不同频率的线对。需要安装靶标6时，将选取的靶标6边缘与滚轮4边缘对齐，缓慢转动滚轮4，使靶标6完全包络在滚轮4上，靶标6安装之后，形成所述的动态景物模拟装置1。需要取出靶标6时，拿住靶标6的一端，缓慢转动滚轮4，将靶标6取出。

电机3驱动滚轮4旋转，转速可设为0-100mm/s，旋转方向双向可调。

按照发明内容所述要求放置滚轮4，若平行光管焦深为1mm，则任意时刻，沿圆周方向，相机观测到的目标范围为14mm。

动态景物模拟装置1采用侧向照明，照明光源5选用卤钨灯，安装角度60°。

打开照明光源5，开启电机3，驱动滚轮4以及包覆在上方的靶标6以一定的速度旋转，可产生无穷远动态景物目标；

平移台8带动上方机构沿光轴方向前后移动，可为相机提供不同距离的动态景物目标。

将动态景物模拟装置1整体移出焦面9，并在焦面9放置分划板，在焦后区域13放置光源，即可作为静态景物模拟系统使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。