微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】微振動對相機(jī)成像質(zhì)量影響的準(zhǔn)確測量及評價(jià)系統(tǒng)，屬于光學(xué)成像領(lǐng)域，動態(tài)信號采集儀與10個三向加速度傳感器連接；圖形工作站與相機(jī)成像電子學(xué)連接；反作用飛輪控制器通過線纜與Z向反作用飛輪、X向反作用飛輪及Y向反作用飛輪連接；Z、X及Y向反作用飛輪安裝在相機(jī)主承力板上，長焦距相機(jī)安裝在相機(jī)支架上，相機(jī)支架和長焦距平行光管水平放置在隔振氣浮平臺上，調(diào)整相機(jī)支架的側(cè)擺與俯仰，使得長焦距相機(jī)與長焦距平行光管光軸重合，在長焦距平行光管的焦點(diǎn)處擺放好刀口靶標(biāo)；10個三向加速度傳感器分別粘接在X、Z及Y向反作用飛輪、相機(jī)主承力板、相機(jī)桁架和相機(jī)次鏡安裝架、相機(jī)支架、長焦距平行光管、刀口靶標(biāo)和大型氣浮隔振平臺上。
【專利說明】微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可實(shí)現(xiàn)微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響測試及評價(jià)的測試系統(tǒng)，屬于光學(xué)成像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]長焦距相機(jī)由于角分辨力高，可獲取遠(yuǎn)處目標(biāo)的清晰圖像而廣泛應(yīng)用于地基、空基和天基平臺中。但由于長焦距相機(jī)的瞬時視場小，對外界環(huán)境干擾敏感，尤其是安裝平臺上存在的運(yùn)動部件、柔性部件在工作時會產(chǎn)生一些幅值微小、頻率較高的微小振動通過安裝平臺傳遞到相機(jī)光學(xué)元件及相機(jī)結(jié)構(gòu)上，造成在曝光或者積分時間內(nèi)長焦距相機(jī)光軸的抖動，引起光學(xué)圖像的模糊，降低相機(jī)的成像質(zhì)量。目前，針對微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量的影響，國內(nèi)外的研宄主要集中在系統(tǒng)集成仿真、微振動測試及隔離、圖像復(fù)原等方面，但尚無開展系統(tǒng)級全鏈路的微振動測試及評價(jià)工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于建立微振動對相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試平臺，真實(shí)測量和評價(jià)微振動對長焦距相機(jī)成像影響，為后續(xù)的減小微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響提供數(shù)據(jù)，開展隔振技術(shù)研宄提供基礎(chǔ)。該系統(tǒng)可實(shí)時測量微振動及其對長焦距相機(jī)光學(xué)元件的影響，在線采集相機(jī)的成像圖像，并計(jì)算相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，測量微振動在相機(jī)結(jié)構(gòu)中的傳遞，定量評價(jià)微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量的影響。
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0005]微振動對相機(jī)成像質(zhì)量影響的準(zhǔn)確測量及評價(jià)系統(tǒng)，其包括:
[0006]微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)，其特征是，
[0007]動態(tài)信號采集儀與10個三向加速度傳感器連接，用于各個傳感器獲得的振動加速度的采集；
[0008]圖形工作站與相機(jī)成像電子學(xué)通過LVDS接口進(jìn)行連接，用于對長焦距相機(jī)的圖像進(jìn)行采集和計(jì)算分析；
[0009]反作用飛輪控制器與Z向反作用飛輪、X向反作用飛輪及Y向反作用飛輪連接，用于控制各個反作用飛輪的啟動、不同速度旋轉(zhuǎn)和停機(jī)；
[0010]Z向反作用飛輪、X向反作用飛輪和Y向反作用飛輪按照XYZ正交方向安裝在相機(jī)主承力板上，長焦距相機(jī)安裝在相機(jī)支架上，相機(jī)支架和長焦距平行光管水平放置在隔振氣浮平臺上，調(diào)整相機(jī)支架的側(cè)擺與俯仰，使得長焦距相機(jī)與長焦距平行光管光軸重合，在長焦距平行光管的焦點(diǎn)處擺放好刀口靶標(biāo)；
[0011]所述長焦距相機(jī)包含相機(jī)電子學(xué)、相機(jī)主承力板、相機(jī)桁架和相機(jī)次鏡安裝架，相機(jī)次鏡安裝架安裝在相機(jī)桁架上，相機(jī)桁架安裝在相機(jī)主承力板上，相機(jī)電子學(xué)也安裝在相機(jī)主承力板上；
[0012]10個三向加速度傳感器分別粘接在X向反作用飛輪、Z向反作用飛輪、Y向反作用飛輪、相機(jī)主承力板、相機(jī)桁架和相機(jī)次鏡安裝架、相機(jī)支架、長焦距平行光管、刀口靶標(biāo)和大型氣浮隔振平臺上。
[0013]本發(fā)明的積極效果:該系統(tǒng)長焦距相機(jī)圖像實(shí)時采集的同時對其微振動擾動進(jìn)行實(shí)時測量，可根據(jù)獲得的圖像實(shí)時計(jì)算和評價(jià)相機(jī)的成像質(zhì)量，分析微振動對相機(jī)各關(guān)鍵部位的影響，首次實(shí)現(xiàn)了相機(jī)成像過程中的微振動實(shí)時在線測量，為相機(jī)的優(yōu)化和改進(jìn)提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用該系統(tǒng)，還可現(xiàn)實(shí)對相機(jī)的微振動敏感性進(jìn)行定量的測量和評價(jià)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)，其中長焦距相機(jī)7為待測相機(jī)，其包含相機(jī)電子學(xué)7-1、相機(jī)主承力板7-2、相機(jī)桁架7-3和相機(jī)次鏡安裝架7-4，相機(jī)次鏡安裝架7-4安裝在相機(jī)桁架7-3上，相機(jī)桁架7-3安裝在相機(jī)主承力板7-2上，相機(jī)電子學(xué)7-1也安裝在相機(jī)主承力板7-2上。長焦距平行光管9和刀口靶標(biāo)10為模擬目標(biāo)。Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5和Y向反作用飛輪6按照XYZ三個正交方向(其中Z向代表長焦距相機(jī)7光軸方向，X向代表垂直大地方向，Y向代表與大地水平方向)安裝在相機(jī)主承力板7-2上，為微振動模擬源。10個三向加速度傳感器11-1?11-10分別粘接在X向反作用飛輪5、Z向反作用飛輪4、Y向反作用飛輪6、相機(jī)主承力板7-2、相機(jī)桁架7-3和相機(jī)次鏡安裝架7-4、相機(jī)支架8、長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和大型氣浮隔振平臺12上，為設(shè)備及環(huán)境的微振動響應(yīng)測量裝置。動態(tài)信號采集儀1 (型號INV3020C)通過線纜與10個三向加速度傳感器連接，做為微振動的采集及顯示設(shè)備。圖形工作站2與相機(jī)成像電子學(xué)7-1通過LVDS接口進(jìn)行連接，用于對長焦距相機(jī)7的圖像進(jìn)行采集和計(jì)算分析。
[0017]長焦距相機(jī)7通過長焦距平行光管9對刀口靶標(biāo)10進(jìn)行成像，并由圖形工作站2對相機(jī)進(jìn)行圖像采集和MTF的計(jì)算。反作用飛輪控制器3通過線纜與各個反作用飛輪連接，其控制Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5和Y向反作用飛輪6的加速、減速及不同速度下的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同大小、不同方向的微振動模擬。動態(tài)信號采集儀1負(fù)責(zé)實(shí)時監(jiān)測環(huán)境中長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和隔振氣浮平臺12上的作為有無外界的干擾，實(shí)時監(jiān)測Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5和Y向反作用飛輪6不同轉(zhuǎn)速下引起的微振動干擾，實(shí)時監(jiān)測反作用飛輪引起的微振動在相機(jī)后端、中部和前端的傳遞和衰減情況。通過對比不同飛輪組合的不同轉(zhuǎn)速影響下的相機(jī)MTF值和相機(jī)初始MTF值，其比值減1的絕對值即為微振動引起的相機(jī)傳遞函數(shù)下降影響。
[0018]開啟動態(tài)信號采集儀1，實(shí)時監(jiān)測X向反作用飛輪5、Z向反作用飛輪4、Y向反作用飛輪6、相機(jī)主承力板7-2、相機(jī)桁架7-3、相機(jī)次鏡安裝架7-4、相機(jī)支架8、長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和大型氣浮隔振平臺12各處的振動加速度響應(yīng)。相機(jī)電子學(xué)7-1上電，通過長焦距平行光管9 (長焦距平行光管焦距是長焦距相機(jī)焦距的3?5倍)對刀口靶標(biāo)10進(jìn)行拍照成像，獲得刀口靶標(biāo)10的圖像，并通過圖形工作站2上安裝的圖像MTF測試軟件對圖像進(jìn)行分析，獲得該幅圖像的MTF值，可進(jìn)行多次測量取平均值作為無反作用飛輪擾動下的相機(jī)MTF。。
[0019]在動態(tài)信號采集儀1工作狀態(tài)下啟動X向反作用飛輪5，實(shí)時監(jiān)視X向反作用飛輪5啟動及達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(根據(jù)需要可任意設(shè)定額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速需小于X向反作用飛輪5的最大轉(zhuǎn)速)的過程中X向反作用飛輪5自身的加速度和由其產(chǎn)生的微振動在相機(jī)各測量點(diǎn)處引起的加速度響應(yīng)(相機(jī)上任意點(diǎn)的均可根據(jù)需要在相關(guān)位置粘接加速度傳感器進(jìn)行測量)，獲得X向反作用飛輪5引起的微振動在相機(jī)上的傳遞及衰減情況，并將長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和隔振氣浮平臺12上的加速度傳感器數(shù)據(jù)與X向反作用飛輪5啟動前的進(jìn)行對比，如變化小于1%，則認(rèn)為此次測量有效，如大于1%，則此次測量時可能有外部干擾，測量無效，重新測量。當(dāng)X向反作用飛輪5達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定后，相機(jī)電子學(xué)
7-1上電并通過長焦距平行光管9對刀口靶標(biāo)10進(jìn)行拍照成像，獲得刀口靶標(biāo)10的圖像，并通過圖形工作站2上安裝的圖像MTF測試軟件對圖像進(jìn)行分析，獲得該幅圖像的MTF值，可進(jìn)行多次測量取平均值作為有X向反作用飛輪5擾動下的相機(jī)MTF?？蛇M(jìn)行多次測量取平均值作為有X向反作用飛輪5擾動下的相機(jī)MTFX。用1減去MTF# MTF。的比值乘以百分之百即可獲得X向反作用飛輪5引起的相機(jī)傳遞函數(shù)的下降影響?？筛鶕?jù)此方法分別測試Z向反作用飛輪4和Y向反作用飛輪6單獨(dú)轉(zhuǎn)動時相機(jī)傳遞函數(shù)的下降影響。
[0020]依照上述方法，同時啟動Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5、Y向反作用飛輪6并穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速，實(shí)時相機(jī)主承力板7-2、相機(jī)桁架7-3、相機(jī)次鏡安裝架7-4、長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和隔振氣浮平臺12上各測量點(diǎn)的加速響應(yīng)情況，并將長焦距平行光管9、刀口靶標(biāo)10和隔振氣浮平臺12上的加速度傳感器數(shù)據(jù)與Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5、Y向反作用飛輪6啟動前的進(jìn)行對比，如變化小于1%，則認(rèn)為此次測量有效，如大于1%，則此次測量時可能有外部干擾，測量無效，重新測量。當(dāng)Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5、Y向反作用飛輪6均達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定時，相機(jī)電子學(xué)7-1上電并通過長焦距平行光管9對刀口靶標(biāo)10進(jìn)行拍照成像，獲得刀口靶標(biāo)的圖像，并通過圖形工作站2上安裝的圖像MTF測試軟件對圖像進(jìn)行分析，獲得該幅圖像的MTF值，可進(jìn)行多次測量取平均值作為有反作用飛輪擾動下的相機(jī)MTFXYZ。用1減去MTFXYZ與MTF。的比值乘以百分之百即可獲Z向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5、Y向反作用飛輪6同時擾動下的相機(jī)傳遞函數(shù)的下降影響。
[0021]按照上述方法，也可以對Ζ向反作用飛輪4、X向反作用飛輪5、Υ向反作用飛輪6的啟動情況進(jìn)行排列組合，得到不同方向下的微振動擾動對相機(jī)傳遞函數(shù)的影響。還可以修改不同的額定轉(zhuǎn)速，測量不同的微振動擾動量級(微振動的擾動量級與轉(zhuǎn)速成正比)的對相機(jī)傳遞函數(shù)的影響。如需要知道更多的微振動數(shù)據(jù)，可按需求增加三向加速度傳感器的數(shù)量。
【權(quán)利要求】
1.微振動對長焦距相機(jī)成像質(zhì)量影響的測試系統(tǒng)，其特征是， 動態(tài)信號采集儀(I)與10個三向加速度傳感器連接，用于各個傳感器獲得的振動加速度的米集； 圖形工作站(2)與相機(jī)成像電子學(xué)(7-1)通過LVDS接口進(jìn)行連接，用于對長焦距相機(jī)(7)的圖像進(jìn)行采集和計(jì)算分析； 反作用飛輪控制器(3)與Z向反作用飛輪(4)、X向反作用飛輪(5)及Y向反作用飛輪(6)連接，用于控制各個反作用飛輪的啟動、不同速度旋轉(zhuǎn)和停機(jī)； Z向反作用飛輪(4)、X向反作用飛輪(5)和Y向反作用飛輪(6)按照XYZ正交方向安裝在相機(jī)主承力板(7-2)上，長焦距相機(jī)(7)安裝在相機(jī)支架(8)上，相機(jī)支架(8)和長焦距平行光管(9)水平放置在隔振氣浮平臺(12)上，調(diào)整相機(jī)支架(8)的側(cè)擺與俯仰，使得長焦距相機(jī)(7)與長焦距平行光管(9)光軸重合，在長焦距平行光管(9)的焦點(diǎn)處擺放好刀口靶標(biāo)(10); 所述長焦距相機(jī)(7)包含相機(jī)電子學(xué)(7-1)、相機(jī)主承力板(7-2)、相機(jī)桁架(7-3)和相機(jī)次鏡安裝架(7-4)，相機(jī)次鏡安裝架(7-4)安裝在相機(jī)桁架(7-3)上，相機(jī)桁架(7-3)安裝在相機(jī)主承力板(7-2)上，相機(jī)電子學(xué)(7-1)也安裝在相機(jī)主承力板(7-2)上； 10個三向加速度傳感器分別粘接在X向反作用飛輪(5)、Z向反作用飛輪(4)、Y向反作用飛輪出)、相機(jī)主承力板(7-2)、相機(jī)桁架(7-3)和相機(jī)次鏡安裝架(7-4)、相機(jī)支架(8)、長焦距平行光管(9)、刀口靶標(biāo)(10)和大型氣浮隔振平臺(12)上。
【文檔編號】H04N17/00GK104469357SQ201410842016
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】金光, 安源, 鐘興, 張雷, 范國偉, 張?jiān)?, 孔令勝, 謝曉光, 馮汝鵬, 楊飛, 賈學(xué)志, 徐開, 陶淑蘋 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所