一种红外平行光管测试系统及其调焦量与视场测量方法

本发明涉及光学测试，特别是一种红外平行光管测试系统及其调焦量与视场测量方法。

背景技术：

1、红外成像设备广泛应用于军工侦察、安防监控、工业测温及光电检测等领域，其成像质量评价通常涉及调焦状态、视场角、光轴一致性等关键光学参数。红外平行光管能够模拟无穷远红外目标，并配合黑体光源、分划板、旋转台及图像采集装置构建红外成像设备性能测试环境，是红外光学系统装调、标定和出厂检测中的重要基础设备。

2、现有红外平行光管测试过程中，调焦量测量多依赖人工移动分划板并凭借显示图像主观判断最佳清晰位置，视场测量则通常依赖人工转动旋转台并读取角度刻度，该类方式中，焦面判定、靶标边界定位及角度读取均易受操作经验、视觉判断误差和机械读数分辨率影响，导致调焦量与视场角测量链条缺乏统一的图像定量评价基础，难以形成稳定、可重复的自动化测量结果。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种红外平行光管测试系统及其调焦量与视场测量方法解决红外成像设备调焦量与视场角测量中人工判读依赖强和测量重复性不足的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种红外平行光管测试系统，其包括：红外平行光管组件、黑体光源组件、被测设备承载调节组件、角度检测机构、图像采集组件、数据处理与控制组件；所述红外平行光管组件包括管体、准直物镜、分划板、分划板驱动机构和位移检测机构，分划板设置于准直物镜的焦面附近，分划板驱动机构驱动分划板沿红外平行光管组件的光轴方向移动，位移检测机构检测分划板沿光轴方向的位置；所述黑体光源组件设置在分划板的一侧，向分划板提供红外辐射；

5、作为本发明所述红外平行光管测试系统的一种优选方案，其中，所述被测设备承载调节组件包括旋转台和被测设备安装夹具，在被测设备安装夹具上安装被测红外成像设备；

6、所述角度检测机构与旋转台连接，检测旋转台的旋转角度。

7、作为本发明所述红外平行光管测试系统的一种优选方案，其中，所述图像采集组件采集被测红外成像设备输出的红外图像；

8、所述数据处理与控制组件控制分划板沿光轴方向移动，采集多个分划板位置对应的第一红外图像，对第一红外图像进行图像清晰度评价计算，并根据多个分划板位置和图像清晰度评价值计算被测红外成像设备的调焦量；

9、数据处理与控制组件控制分划板保持在图像清晰度评价结果对应的位置，采集第二红外图像，对第二红外图像进行靶标中心识别，控制旋转台转动，并计算被测红外成像设备的视场角。

10、本发明提供了一种调焦量与视场测量方法，其包括：设置被测红外成像设备，并与红外平行光管组件进行光轴对准，建立测量光路；

11、在测量光路下，控制分划板沿光轴方向移动，采集多个分划板位置对应的第一红外图像，并计算各第一红外图像的图像清晰度评价值；

12、根据多个分划板位置和对应的图像清晰度评价值，计算最佳焦面位置和调焦量，并将最佳焦面位置作为视场测量的分划板定位位置；

13、根据分划板定位位置控制分划板移动，采集第二红外图像，并识别靶标中心坐标；

14、根据靶标中心坐标控制旋转台转动，当靶标中心坐标进入图像边界预设区域时，读取对应的旋转角度；

15、根据旋转角度计算视场角。

16、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述设置被测红外成像设备，并与红外平行光管组件进行光轴对准，建立测量光路，具体步骤如下：

17、将被测红外成像设备设置在旋转台上的被测设备安装夹具，调节被测红外成像设备相对于红外平行光管组件的位置、俯仰角度和方位角度；

18、通过黑体光源组件向分划板提供红外辐射，采集初始红外图像，并根据初始红外图像中靶标图像的位置进行光轴对准，获得测量光路。

19、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述在测量光路下，控制分划板沿光轴方向移动，采集多个分划板位置对应的第一红外图像，并计算各第一红外图像的图像清晰度评价值，具体步骤如下：

20、以测量光路为基础，将分划板移动至分划板零位位置，从分划板零位位置起，将分划板沿红外平行光管组件的光轴方向移动；

21、通过位移检测机构采集各分划板位置，在各分划板位置采集被测红外成像设备输出的第一红外图像，对各第一红外图像进行图像预处理和图像清晰度评价计算，获得各第一红外图像的图像清晰度评价值。

22、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述根据多个分划板位置和对应的图像清晰度评价值，计算最佳焦面位置和调焦量，并将最佳焦面位置作为视场测量的分划板定位位置，具体步骤如下：

23、将各分划板位置与对应的图像清晰度评价值按照分划板移动顺序进行关联，生成清晰度评价序列，从清晰度评价序列中选取图像清晰度评价值最大的分划板位置作为候选焦面位置，并进行峰值位置计算，获得最佳焦面位置；

24、根据最佳焦面位置与分划板零位位置之间的位置差获得分划板移动量，根据分划板移动量、红外平行光管组件的准直物镜焦距和被测红外成像设备的等效焦距计算调焦量，将最佳焦面位置记录为视场测量的分划板定位位置。

25、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述根据分划板定位位置控制分划板移动，采集第二红外图像，并识别靶标中心坐标，具体步骤如下：

26、按照分划板定位位置，控制分划板移动到最佳焦面位置，在分划板保持于最佳焦面位置的状态下，采集被测红外成像设备输出的第二红外图像；

27、对第二红外图像进行靶标区域提取，获得靶标候选区域，对靶标候选区域进行阈值分割、边缘提取和灰度质心计算，获得靶标中心坐标。

28、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述根据靶标中心坐标控制旋转台转动，当靶标中心坐标进入图像边界预设区域时，读取对应的旋转角度，具体步骤如下：

29、根据靶标中心坐标在第二红外图像中的位置，控制旋转台沿第一方向转动，带动被测红外成像设备相对于红外平行光管组件转动，在旋转台沿第一方向转动过程中，连续采集第二红外图像并更新靶标中心坐标；

30、当更新后的靶标中心坐标进入图像第一边界预设区域时，停止旋转台转动，并通过角度检测机构读取第一旋转角度，控制旋转台沿第二方向转动，在旋转台沿第二方向转动过程中连续采集第二红外图像并更新靶标中心坐标；

31、当更新后的靶标中心坐标进入图像第二边界预设区域时，停止旋转台转动，并通过角度检测机构读取第二旋转角度。

32、作为本发明所述调焦量与视场测量方法的一种优选方案，其中，所述根据旋转角度计算视场角，

33、根据第一旋转角度和第二旋转角度计算角度差值，根据角度差值获得被测红外成像设备的水平视场角；

34、当图像第一边界预设区域和图像第二边界预设区域分别与图像真实边缘之间存在像素裕量时，根据两个图像边界预设区域之间的像素距离和第二红外图像的横向像素尺寸，对角度差值进行补偿，获得补偿后的水平视场角；

35、将水平视场角和补偿后的水平视场角作为被测红外成像设备的视场角。

36、本发明有益效果为：通过将多个分划板位置与对应图像清晰度评价值关联生成清晰度评价序列，并基于峰值位置计算获得最佳焦面位置，为视场测量提供清晰度一致的靶标图像输入，提高同一测试流程内参数获取的协调性和结果可重复性。