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      基于三角形方向識別的ccd攝像機分辨率測量裝置及方法

      文檔序號:7926845閱讀:189來源:國知局

      專利名稱::基于三角形方向識別的ccd攝像機分辨率測量裝置及方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明屬于光電測試領(lǐng)域中的離散光電成像系統(tǒng)性能評測分支,該系統(tǒng)能有效消除常規(guī)分辨率測試中的摩爾條紋條紋影響,實現(xiàn)對CCD攝像機分辨率的準(zhǔn)確測量??蓱?yīng)用于對各類可見光CCD攝像機的性能評測。
      背景技術(shù)
      :分辨率是電視攝像機的最重要性能指標(biāo),表征了電視系統(tǒng)傳送細(xì)節(jié)的能力,直接影響著圖像的主觀清晰度。根據(jù)GB12338-90《黑白通用型應(yīng)用電視攝像機測量方法》的規(guī)定,分辨率定義為對一幀等寬的黑白相間的線條之圖像,分辨其黑白線條最小寬度的能力。常用測試圖上鑒別出的每幀高度中的最大線數(shù)表示,即用電視線(TVL)來表示。一般采用GB6996.1《透射式電視綜合測試圖》所確定的靶板用目視方法判讀CCD攝像機分辨率。該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了對應(yīng)200至800電視線的10個條紋組區(qū)域,給出了各條紋組位置及條紋寬度;矩形靶板的尺寸為100X133mm2;在其中部設(shè)有對應(yīng)各電視線的條紋組,條紋寬度與電視線的對應(yīng)關(guān)系如下電視線(清晰度線)柵條線寬(mm)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由于分辨率靶板設(shè)計為柵條圖案,其在CCD等離散采樣成像器件上成像會產(chǎn)生光柵效應(yīng),形成的摩爾條紋會干擾分辨率判讀,進(jìn)而影響到CCD攝像機的分辨率測量結(jié)果。因此,客觀上存在著這樣一種需求,即設(shè)計能夠消除摩爾效應(yīng)的特殊分辨率測試靶板,以提高CCD攝像機的分辨率測量精度。在紅外成像系統(tǒng)中,一般采用最小可分辨溫差(MRTD)來表征系統(tǒng)的分辨能力。傳統(tǒng)MRTD測試采用等間隔的四桿靶(每桿的高寬比為7:1)形成的溫差圖案作為測試對象。在測試離散紅外成像系統(tǒng)的MRTD時,觀測周期矩形樣條的輸出圖像會表現(xiàn)出明顯的欠采樣噪聲,從而影響到MRTD測試的準(zhǔn)確度。通過對影響人眼識別簡單空間測試圖樣的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),周期矩形樣條的焦平面成像表現(xiàn)為明顯欠采樣頻譜混淆,而非周期三角形的成像觀測不受焦平面陣列的欠采樣頻譜混淆影響,更能反映真實目標(biāo)的觀察特性?;诖?,荷蘭的P.Bijl等人提出了一種能充分表征紅外成像系統(tǒng)性能的新方法三角方向辨別閾值法(TriangleOrientationDiscriminationthreshold),簡稱TOD法。此方法利用不同尺寸、不同對比度的等邊三角形溫差靶板作為測試目標(biāo),由觀察者通過紅外成像系統(tǒng)判斷三角形方位,得到與75%正確判斷概率對應(yīng)的閾值對比度與三角形尺寸之間的關(guān)系曲線。TOD方法有效避免了紅外熱像系統(tǒng)測試中的欠采樣效應(yīng),能夠很好地應(yīng)用于實際目標(biāo)獲取性能的預(yù)測。TOD方法自被提出以來,受到紅外成像領(lǐng)域的極大關(guān)注,被認(rèn)為是一種適用于未來新型紅外成像系統(tǒng)性能表征的新方法。鑒于T0D方法在紅外成像系統(tǒng)中有較成功應(yīng)用,本發(fā)明將三角形方向法則應(yīng)用于可見光CCD成像系統(tǒng)的性能檢測中。
      發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有CCD攝像機分辨率測試耙板的缺陷,設(shè)計出一種能夠消除摩爾效應(yīng)的特殊分辨率測試靶,以提高CCD攝像機的分辨率測量精度。為此,本發(fā)明借鑒紅外熱像系統(tǒng)測試中的TOD方法,設(shè)計出一種基于三角形方向識別的新型CCD攝像機分辨率測試靶板,并以該靶板為基礎(chǔ)構(gòu)建一套新型分辨率測試系統(tǒng),完善其測試方法。將傳統(tǒng)的柵條圖案更換為等邊三角形圖案后,CCD攝像機的分辨率測試將從分辨條紋組轉(zhuǎn)換為分辨三角形的朝向。因為CCD攝像機分辨率采用電視線作為測量結(jié)果,要達(dá)到兩種測量方法的等效,就必須仔細(xì)設(shè)計三角形圖案的大小和形狀,以使得當(dāng)某一尺寸的等邊三角形剛好能夠分辨其朝向時,與該尺寸對應(yīng)的柵條圖案也剛好能夠分辨。常規(guī)測試耙中的周期性柵條圖案形成了方波信號,粗細(xì)不同的柵條圖案對應(yīng)不同的物方空間頻率。顯然柵條越粗,對應(yīng)的物方空間頻率越低。在三角形靶板設(shè)計中,如果等邊三角形的邊長和陣列柵條圖案的空間周期相等,則基于識別三角形方位的分辨率測試方法和基于分辨條紋的分辨力測試方法是等效的。從物空間來看,這種設(shè)計是顯然的假設(shè)對應(yīng)攝像機極限分辨率的柵條圖案的空間周期為d,則在該位置上CCD攝像機能夠分辨的最小空間尺度亦為d,若將該空間尺度賦予一個等邊三角形,則該攝像機應(yīng)該同樣能夠分辨三角形的朝向。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的.-本發(fā)明的一種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量裝置,包括待測CCD攝像機、200800TVL的分辨率靶板、225775TVL的分辨率靶板、均勻照明燈箱以及高分辨率監(jiān)示器,其中照明燈箱布置于三角形分辨率測試靶板的后方,將靶板均勻照亮;高分辨圖像監(jiān)示器的輸入端與待測CCD攝像機相連接,用以將目標(biāo)靶板成像,供人眼觀察判別。所述的分辨率靶板采用等邊三角形圖案代替通常的柵條圖案;在測試過程中以識別等邊三角形的朝向代替常規(guī)的條紋分辨;由于CCD攝像機為離散采樣成像器件,其填充因子不可能達(dá)到1(像素之間存在一定間距),會對三角形朝向判斷帶來一定的影響,根據(jù)測試經(jīng)驗,將達(dá)到75%以上正確判別概率所對應(yīng)的電視線數(shù)確定為該攝像機的極限分辨率。所述的三角形分辨率靶板的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計如下1)200800TVL分辨率靶板的等邊三角形尺寸設(shè)計以GB6996.1《透射式電視綜合測試圖》規(guī)定的柵條線寬為基準(zhǔn),設(shè)計等邊三角形圖案的邊長,使其與對應(yīng)柵條圖案的空間周期相同,其代表的分辨率讀數(shù)亦相同;2)200800TVL分辨率耙板的等邊三角形朝向設(shè)計各組三角形圖案的朝向設(shè)計為上、下、左、右四個方向隨機排列,以避免目視測量過程中的主觀影響;3)200800TVL分辨率靶板的外圍圖案設(shè)計除分辨率圖案外,其他測試圖樣與《透射式電視綜合測試圖》保持一致,以實現(xiàn)最大的通用性;4)由于GB6996.1規(guī)定的分辨率測試靶間隔為50TVL,為縮小電視線間隔,可用上述13步驟另外設(shè)計一塊225775TVL,間隔為50TVL的三角形分辨率測試靶板,其尺寸可從GB6996.1規(guī)定的柵條線寬內(nèi)插得到,通過兩塊靶板的配合使其分辨率間隔減小為25TVL。設(shè)計完成的三角形靶板如圖1、圖2所示。本發(fā)明的一種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量方法的測量步1)使用待測CCD攝像機,攝取200800TVL分辨率靶板中的測試2)測量過程中保證待測CCD攝像機的鏡頭與靶面垂直,且測試靶圖案充滿監(jiān)視器的全部畫面;3)調(diào)節(jié)CCD攝像機鏡頭,使監(jiān)示器顯示的圖案達(dá)到最清晰為止;4)目視觀察監(jiān)示器,判斷對應(yīng)不同電視線的各組等邊三角形朝向,將達(dá)到75%以上正確判別概率所對應(yīng)的電視線數(shù)確定為待測CCD攝像機的分辨率。5)換用225775TVL分辨率測試靶板,重復(fù)以上步驟,得到更精確的分辨率測量結(jié)果。以該三角形靶板為基礎(chǔ)構(gòu)建的新型CCD攝像機分辨率測試系統(tǒng)與常規(guī)分辨率測試系統(tǒng)的根本區(qū)別在于將周期性柵條圖案更換為大小和朝向不同的等邊三角形圖案。改變測試圖樣帶來的好處表現(xiàn)在兩個方面首先,由于三角形圖案的非周期性,用三角形圖案取代柵條圖案,可以杜絕摩爾條紋的影響,從而消除分辨率測量過程中的最大誤差源,提高測量精度。此外,三角形圖案的朝向可以簡單設(shè)計為上、下、左、右四個方向,這將簡化分辨率的測試過程。驟如下:有益效果圖1為本發(fā)明對應(yīng)電視線數(shù)為200800的分辨率測試耙板;圖2為本發(fā)明對應(yīng)電視線數(shù)為225775的分辨率測試靶板;圖3為本發(fā)明CCD攝像機分辨率測試裝置圖中,1-三角形分辨率測試靶板、2-均勻照明燈箱、3-高分辨監(jiān)示器、4-待測CCD攝像機。具體實施例方式以下以設(shè)計D240尺寸靶板為例,結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式加以說明。本發(fā)明的裝置包括待測CCD攝像機、200800TVL的分辨率靶板、225775TVL的分辨率靶板、均勻照明燈箱以及高分辨率監(jiān)示器,其中照明燈箱布置于三角形分辨率測試靶板的后方,將靶板均勻照亮;高分辨圖像監(jiān)示器的輸入端與待測CCD攝像機相連接,用以將目標(biāo)靶板成像,供人眼觀察判別。一、三角形分辨率靶板設(shè)計選取透射式分辨率靶板的底板尺寸為GB6996.1《透射式電視綜合測試圖》中的D240標(biāo)準(zhǔn),即(180X240ram2)規(guī)格。取等邊三角形邊長與對應(yīng)的柵條靶空間周期一致,得到與GB6996.1對應(yīng)的三角形分辨率圖案的尺寸如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)上表中不同電視線對應(yīng)的三角形邊長繪制分辨率圖案,每組圖案中的三角形朝向(上、下、左、右)隨機排列。為保證測試靶板的通用性,除分辨率圖案外的其他圖樣與GB6996.1保持一致,其結(jié)構(gòu)如圖l所示。上述靶板的分辨率間隔為50電視線,為提高測試精度,對上述數(shù)據(jù)作曲線擬和,然后作內(nèi)插運算。曲線擬合得到三角形邊長d與對應(yīng)電視線數(shù)N的關(guān)系式d二^鵬,從該關(guān)系式可計算得到任意電視線對應(yīng)D240尺寸耙板的分辨率三角形邊長。計算得到一組新的三角形分辨率圖案的尺寸如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根據(jù)上表中不同電視線對應(yīng)的三角形邊長繪制分辨率圖案,每組圖案中的三角形朝向(上、下、左、右)隨機排列,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。將圖1和圖2兩種三角形分辨率耙板配合使用,可以將最小分辨率間隔縮減為25電視線,從而提高測試精度。二、基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測試方法測試步驟如下1.選用圖l所示的測試靶板(對應(yīng)200800TVL)放置于均勻照明燈箱出口處。2.以靶板邊緣的上、下、左、右四個定位標(biāo)記為基準(zhǔn),移動并調(diào)節(jié)攝像機,使得靶板充滿攝像機畫面,并確保鏡頭光軸與靶面垂直。3.調(diào)節(jié)攝像機鏡頭,直到監(jiān)視器上的成像最清晰為止4.目視觀察監(jiān)視器,識別各組分辨圖案中的三角形朝向,以不低于75%正確判斷概率的圖案組對應(yīng)的分辨率值作為該攝像機的極限分辨率。5.換用圖2所示的測試靶板(對應(yīng)225775TVL),重復(fù)以上步驟,得到更精確的分辨率測量結(jié)果。權(quán)利要求1.一種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量裝置,包括待測CCD攝像機、200~800TVL的分辨率靶板、225~775TVL的分辨率靶板、均勻照明燈箱以及高分辨率監(jiān)示器,其中照明燈箱布置于三角形分辨率測試靶板的后方,將靶板均勻照亮;高分辨圖像監(jiān)示器的輸入端與待測CCD攝像機相連接,用以將目標(biāo)靶板成像,供人眼觀察判別,其特征在于分辨率靶板采用等邊三角形圖案代替通常的柵條圖案;在測試過程中以識別等邊三角形的朝向代替常規(guī)的條紋分辨;將達(dá)到75%以上正確判別概率所對應(yīng)的電視線數(shù)確定為該攝像機的極限分辨率。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量裝置,其特征在于三角形分辨率靶板的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計如下1)200800TVL分辨率靶板的等邊三角形尺寸設(shè)計以GB6996.1《透射式電視綜合測試圖》規(guī)定的柵條線寬為基準(zhǔn),設(shè)計等邊三角形圖案的邊長,使其與對應(yīng)柵條圖案的空間周期相同,其代表的分辨率讀數(shù)亦相同;2)200800TVL分辨率靶板的等邊三角形朝向設(shè)計各組三角形圖案的朝向設(shè)計為上、下、左、右四個方向隨機排列,以避免目視測量過程中的主觀影響;3)200800TVL分辨率靶板的外圍圖案設(shè)計除分辨率圖案外,其他測試圖樣與《透射式電視綜合測試圖》保持一致,以實現(xiàn)最大的通用性;4)由于GB6996.1規(guī)定的分辨率測試靶間隔為50TVL,為縮小電視線間隔,可用上述1~3步驟另外設(shè)計一塊225775TVL,間隔為50TVL的三角形分辨率測試靶板,其尺寸可從GB6996.1規(guī)定的柵條線寬內(nèi)插得到,通過兩塊耙板的配合使其分辨率間隔減小為25TVL。3.—種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量方法,其特征在于測量步驟如下.-1)使用待測CCD攝像機,攝取200800TVL分辨率靶板中的測試圖;2)測量過程中保證待測CCD攝像機的鏡頭與靶面垂直,且測試靶圖案充滿監(jiān)視器的全部畫面;3)調(diào)節(jié)CCD攝像機鏡頭,使監(jiān)示器顯示的圖案達(dá)到最清晰為止;4)目視觀察監(jiān)示器,判斷對應(yīng)不同電視線的各組等邊三角形朝向,將達(dá)到75%以上正確判別概率所對應(yīng)的電視線數(shù)確定為待測CCD攝像機的分辨率。5)換用225775TVL分辨率測試靶板,重復(fù)以上步驟,得到更精確的分辨率測量結(jié)果。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于三角形方向識別的CCD攝像機分辨率測量裝置及方法,屬于光電測試領(lǐng)域。該裝置包括待測CCD攝像機、分辨率靶板、均勻照明燈箱以及高分辨率監(jiān)示器。分辨率靶板是采用等邊三角形圖案代替通常的柵條圖案;在測試過程中以識別等邊三角形的朝向代替常規(guī)的條紋分辨,可以有效避免常規(guī)柵條圖案分辨率測試中的摩爾條紋影響;將達(dá)到75%以上正確判別概率所對應(yīng)的電視線數(shù)確定為該攝像機的極限分辨率。為提高測試精度,對標(biāo)準(zhǔn)柵條間隔作數(shù)值內(nèi)插計算,設(shè)計出一種新的電視分辨率靶板,兩塊靶板配合使用可大大提高測量精度??蓱?yīng)用于對各類可見光CCD攝像機的性能評測。文檔編號H04N17/00GK101355711SQ20081022221公開日2009年1月28日申請日期2008年9月11日優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日發(fā)明者川何,玲保,周桃庚,張旭升,林家明,沙定國,陳凌峰申請人:北京理工大學(xué)
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