一种低对比度作用距离测试装置及方法与流程

1.本发明涉及光电设备技术领域，尤其涉及一种低对比度作用距离测试装置及方法。


背景技术：

2.电视摄像系统应用于国防等领域机载或车载的光电吊舱中，其对远距离目标和小目标的准确探测和识别能力，是电视摄像系统的一项重要指标。电视系统在低对比条件下对远距离目标的极限分辨能力的测试评估，常常需要在外场进行实测，受外场气候条件、能见度的影响，使测试时常难以如期进行。
3.现有在实验室检测摄像系统的极限探测能力的设备大多是采用更换靶标的方式实现对比度的调节，再通过人眼直接观察被测产品图像，目标源无反馈，需要制备大量不同分辨率和对比度的靶标，且不能实现对比度连续可调，人为判读存在较大误差，也不能及时评估出产品在不同能见度的作用距离，无法有效地测量出电视摄像系统对于低对比度目标的作用距离。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要提供一种低对比度作用距离测试装置及方法，用以解决现有技术无法有效地测量出电视摄像系统对于低对比度目标的作用距离的问题。
5.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供了一种低对比度作用距离测试装置，应用于电视摄像系统，包括：
7.测试目标源，所述测试目标源的对比度连续可调；
8.图像采集处理组件，用于获取所述测试目标源在待测电视摄像系统中不同对比度下的测试样本；
9.测试模型库构建模块，用于建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库；
10.分析模块，用于根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本；
11.测试模块，用于建立大气衰减模型，根据所述测试样本、作用距离样本和所述大气衰减模型，得到测试结果。
12.进一步的，所述测试目标源包括两个积分球、正靶标、负靶标、靶标调节支架和合束镜，其中所述正靶标和所述负靶标分别设置于两个所述积分球的出光处，所述正靶标和所述负靶标上的图案与背景相同，所述正靶标和所述负靶标的图案重合，所述合束镜位于两个所述积分球的出光经过所述正靶标与所述负靶标后的交汇处。
13.进一步的，还包括离轴反射装置，所述离轴反射装置包括离轴抛物面主反射镜、平面次镜和分光棱镜，所述正靶标和所述负靶标均位于所述离轴反射装置的共轭焦面处，所
述离轴反射装置用于所述离轴反射装置用于将所述测试目标源形成的图像准直为无限远目标。
14.第二方面，本发明还提供了一种低对比度作用距离测试方法，使用如上述低对比度作用距离测试装置并应用于电视摄像系统，所述测试方法包括：
15.构建测试目标源，所述测试目标源的对比度连续可调；
16.建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库；
17.获取所述测试目标源在待测电视摄像系统中不同对比度下的测试样本；
18.根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本；
19.建立大气衰减模型；
20.根据所述测试样本、作用距离样本和所述大气衰减模型，得到测试结果。
21.进一步的，所述建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库，包括：
22.模型构建：建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的初始特征模型；
23.模型样本获取：使用待测量的电视摄像系统获取所述测试目标源的多个模型样本；
24.匹配测试：匹配所述初始特征模型和所述模型样本，若匹配成功，则将多个所述初始特征模型作为特征模型库，若匹配失败，则重复执行所述模型构建及所述模型样本获取，并重新进行所述匹配测试。
25.进一步的，所述测试样本包括待测量的电视摄像系统采集的样本图像、所述样本图像对应的照度值和对比度值。
26.进一步的，所述获取所述测试目标源在待测电视摄像系统中不同对比度下的测试样本，包括：
27.获取测试样本；
28.将所述测试样本的照度值与预设照度值匹配，若匹配成功则保留测试样本，若匹配失败则调整测试目标源，重新获取测试样本。
29.进一步的，所述根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本，包括：
30.根据所述测试样本，得到所述样本图像的图像信息；
31.根据所述图像信息，得到所述样本图像的目标特征；
32.将所述目标特征和所述特征模型库中的所述特征模型进行匹配，基于预设分析算法，得到所述作用距离样本。
33.进一步的，所述图像信息包括所述样本图像的像素分布、亮度及颜色。
34.进一步的，所述大气衰减模型包括：
35.i＝i0*exp(-a*d)
36.式中，i为目标光强，i0为初始光强，a为吸收系数，d为光穿透深度。
37.本发明提供的一种低对比度作用距离测试装置及方法，通过构建可调对比度的测试目标源以提供不同测试背景、不同对比度、不同空间频率的测试目标。同时，使用测试模型库构建模块，建立特征模型库，使用图像采集处理组件获取测试样本后，通过分析模块得到距离样本，结合测试模块建立的大气衰减模型，以得到最终的测试结果，实现了自动检测
电视摄像系统在不同照度下对低对比度目标的分辨能力的功能，准确评估电视摄像系统在不同大气能见度下的作用距离。相比于现有技术，本发明不受外部环境限制、规避了人为主观判断产生误差的影响、操作简单方便、通用性强、测试精度高，能够有效地测量出电视摄像系统对于低对比度目标的作用距离。
附图说明
38.图1为本发明提供的低对比度作用距离测试装置一实施例的结构示意图；
39.图2为本发明提供的低对比度作用距离测试装置中测试目标源和离轴反射式之间的光束示意图；
40.图3为本发明提供的正靶板及负靶板的图案；
41.图4为本发明提供的低对比度作用距离测试方法一实施例的方法流程图。
具体实施方式
42.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
43.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
45.本发明提供了一种低对比度作用距离测试方法及装置，以下分别进行说明。
46.结合图1所示，本发明实施例提供了一种低对比度作用距离测试装置，其可以应用于电视摄像系统，其特征在于，包括：
47.测试目标源1，所述测试目标源的对比度连续可调；
48.图像采集处理组件2，用于获取所述测试目标源在待测电视摄像系统中不同对比度下的测试样本；
49.测试模型库构建模块，用于建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库；
50.分析模块，用于根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本；
51.测试模块，用于建立大气衰减模型，根据所述测试样本、作用距离样本和所述大气衰减模型，得到测试结果。
52.本发明提供的一种低对比度作用距离测试装置及方法，通过构建可调对比度的测试目标源以提供不同测试背景、不同对比度、不同空间频率的测试目标。同时，使用测试模型库构建模块，建立特征模型库，使用图像采集处理组件获取测试样本后，通过分析模块得到距离样本，结合测试模块建立的大气衰减模型，以得到最终的测试结果，实现了自动检测电视摄像系统在不同照度下对低对比度目标的分辨能力的功能，准确评估电视摄像系统在不同大气能见度下的作用距离。相比于现有技术，本发明不受外部环境限制、规避了人为主观判断产生误差的影响、操作简单方便、通用性强、测试精度高，能够有效地测量出电视摄
像系统对于低对比度目标的作用距离。
53.本实施例中的测试模型库构建模块、分析模块和测试模块均可以采用现有的具有计算、存储功能的装置实现，例如配合有内存的cpu、微处理器、单片机、存储有特定程序的计算机等。
54.具体地，结合图2及图3，本实施例中所述测试目标源1包括两个积分球、正靶标、负靶标、靶标调节支架和合束镜，其中所述正靶标和所述负靶标分别设置于两个所述积分球的出光处，所述正靶标和所述负靶标上的图案与背景相同，所述正靶标和所述负靶标的图案重合，所述合束镜位于两个所述积分球的出光经过所述正靶标与所述负靶标后的交汇处。
55.可调对比度的测试目标源1中的正负靶标通过合束镜组合成合成靶标，由于合成靶标是由两块独立的靶标组成，所以改变其中任意一块靶标的照度，即可实现靶标对比度的调整。积分球通过其驱动电机来调节电控光阑的通光口径大小，从而达到控制照度的目的。
56.本实施例中所采用的双积分球具有照度采集和控制模块，当一路积分球的照度改变时，另一路积分球会随着设定的对比度值自动调节出光照度，直至反馈值满足对比度的要求。
57.进一步地，本实施例中的低对比度作用距离测试装置还包括离轴反射装置3，离轴反射装置3用于所述离轴反射装置用于将所述测试目标源形成的图像准直为无限远目标，包括离轴抛物面主反射镜、平面次镜和分光棱镜，所述正靶标和所述负靶标均位于所述离轴反射装置的共轭焦面处。其中次镜对光路进行折转以缩短设备长度，同时便于在焦面处设置其他部件或设备；分光棱镜将主光路分为两路，以便于在焦面布置多项器件，同时分光棱镜的使用，不会产生双像、不会降低系统的成像质量。
58.进一步地，本实施例中的图像采集处理组件2，其可以为计算机、控制终端等任意具有控制与计算能力的装置，上述方法中设计分析、运算与决策的步骤均在图像采集处理组件2中运行。
59.作为优选的实施例，本实施例中的低对比度作用距离测试装置还包括测试平台4，所述测试目标源1、所述离轴反射装置3和所述图像采集处理组件2均连接于所述测试平台4，测试平台4用于设置待测的电视摄像系统。
60.结合图4所示，本发明还提供了一个具体实施例，公开了一种低对比度作用距离测试方法，应用于测试电视摄像系统的低对比度作用距离，该方法包括：
61.s101、构建测试目标源，所述测试目标源的对比度连续可调；
62.s102、建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库；
63.s103、获取所述测试目标源在待测电视摄像系统中不同对比度下的测试样本；
64.s104、根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本；
65.s105、建立大气衰减模型；
66.s106、根据所述测试样本、作用距离样本和所述大气衰减模型，得到测试结果。
67.具体地，作为优选的实施例，本实施例中的步骤s102、建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的特征模型，形成特征模型库，包括：
68.模型构建：建立多个不同对比度及不同空间分辨率下的初始特征模型；
69.模型样本获取：使用待测量的电视摄像系统获取所述测试目标源的多个模型样本；
70.匹配测试：匹配所述初始特征模型和所述模型样本，若匹配成功，则将多个所述初始特征模型作为特征模型库，若匹配失败，则重复执行所述模型构建及所述模型样本获取并重新进行所述匹配测试。
71.上述过程可以使得建立的特征模型库最为贴近现实情况，进而保证测量结果的准确性。
72.作为优选的实施例，本实施例中的步骤s103中，所获取的测试样本包括待测量的电视摄像系统采集的样本图像、所述样本图像对应的照度值和对比度值等等。
73.具体地，本实施例中的步骤s103包括：
74.获取测试样本；
75.将所述测试样本的照度值与预设照度值匹配，若匹配成功则保留测试样本，若匹配失败则调整测试目标源，重新获取测试样本。
76.在使用测试目标源获取测试样本时，可先在计算机等控制终端中设定所需的照度值，即预设照度值，然后可以先采集一个试验用的测试样本，以获取当前环境下的照度值，然后将其和设定照度值进行匹配，若采集到的照度值与预设照度值一致，则完成分析，若不一致则继续调整，直至采集到的照度值达到设定值。这样就实现了测试目标源的反馈，使得测试过程更加便捷。
77.进一步地，作为优选的实施例，本实施例中的步骤s104、所述根据所述测试样本和所述特征模型库，基于预设分析算法，得到作用距离样本，具体包括：
78.根据所述测试样本，得到所述样本图像的图像信息；
79.根据所述图像信息，得到所述样本图像的目标特征；
80.将所述目标特征和所述特征模型库中的所述特征模型进行匹配，基于预设分析算法，得到所述作用距离样本。
81.其中，根据测试样本所得到的图像信息具体包括所述样本图像的像素分布、亮度及颜色等信息。
82.在获取图像信息后，经过数字化处理，可将图像信息转化成数字信号，使用计算机对这些信号进行运算，进而得到样本图像的目标特征。然后将这些目标特征与特征模型进行匹配即可，便可得到多个所用距离样本。
83.作为优选的实施例，本实施例中所使用的预设分析算法具体为mrc分析算法，即最小可分辨对比度分析算法。实际中也可以选择其他的现有的预设分析算法实现本过程。
84.在一个优选的实施例中，步骤s105所建立的建立大气衰减模型包括；
85.i＝i0*exp(-a*d)
86.式中，i为目标光强，i0为初始光强，a为吸收系数，d为光穿透深度。
87.建立好大气衰减模型后，便可以执行步骤s106，即结合测试样本、作用距离样本，自动计算并显示出被测系统在不同照度下对低对比度目标的极限分辨能力、反馈电视摄像系统在不同大气能见度下的作用距离，得到所需的测试结果。
88.本发明提供的一种低对比度作用距离测试方法，通过构建可调对比度的测试目标
源以提供不同测试背景、不同对比度、不同空间频率的测试目标。同时，建立特征模型库，使用测试目标源获取测试样本后，结合特征模型库与大气衰减模型，以得到最终的测试结果，实现了自动检测电视摄像系统在不同照度下对低对比度目标的分辨能力的功能，准确评估电视摄像系统在不同大气能见度下的作用距离。相比于现有技术，本发明不受外部环境限制、规避了人为主观判断产生误差的影响、操作简单方便、通用性强、测试精度高，能够有效地测量出电视摄像系统对于低对比度目标的作用距离。
89.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
90.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。