用图像处理技术对航空相机镜头分辨力的测量

    0　引言

    航空相机镜头是由若干片透镜组成的,依靠透镜组获得清晰的像影,镜头的分辨力是航空相机技术性能的重要参数之一,该参数的自动精确测量具有重大的意义和实用价值。传统的测量方法是借助于平行光管焦面上的分辨力板,依靠人眼用显微镜能够观察的最小半径读数,并进行适当计算来测量。这种方法效率低,费时费力,且测量时人为因素影响较大,测量结构不稳定。利用线阵固态图像传感器取代读数显微镜,把被测分辨力板成像转换为电信号的脉宽,并利用计算机技术自动处理测量数据,从根本上克服了用读数显微镜进行测量的缺陷,实现了航空相机镜头焦距的自动和随机实时精确在线测量,测量速度快、准确度高。

    1　测量原理和系统组成

    1.1　测量原理

    航空相机镜头分辨力测量是利用平行光管在光具座上进行的(如图1)。在测量过程中,被测镜头位于平行光管物镜前,平等光管物镜焦面上的分辨力板就成像在被测透镜的焦面上。令分辨的最小内径为d,则镜头分辨力U可用下式求得:

    式中:l为分辨力板线条数;A为显微镜放大倍率。

    为了精确测量能够分辨的分辨力板的最小内径,像平面上放置线阵两正交CCD(如图2),正交CCD上都形成四个交点,以正交CCD的交点为原点确定坐标系,四个交点确定一个圆并可求得圆的半径。通过公式(1),即可得到被测镜头分辨力。

    这种测量方法有以下特点:

    1)采用双正交线阵CCD代替人眼计数,自动化程度高,人为误差小;

    2)测量时CCD无须严格对准中心位置,由四点确定半径,容易操作;

    3)利用正交线阵CCD,较面阵CCD经济,且可根据确定圆的不同方向圆度来分析各个方向上的镜头分辨力的一致性。

    1.2　系统构成及系统测量原理

    测量系统是在光具座上进行的,系统基本构成如图3所示。测量系统用国产常用的f′c= 1 200 mm的平行光管,分辨力板有36条线条,CCD像元尺寸为0.007 mm,分辨力板位于物方焦平面上,经平行光管准直,成像于被测镜头的像方焦平面。在镜头的像方焦平面用高灵敏度的正交放置在分光镜两侧的两线阵固态传感器替代传统的显微镜观察,CCD的光谱响应范围在0.4～1.2Lm之间(属可见光及近红外光范围)具有2048个像元,光敏元在空间上和电气上彼此独立,其输出的电荷包空间分布与光强的空间分布成比例关系。

    分辨力板像经CCD转换为视频信号后,通过放大电路、门限比较器、计数器、送入计算机自动处理并输出结果。