一种tdi红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法
【专利摘要】一种TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法，基于成像系统输出的靶标图像中探测器奇、偶元图像位置偏差，定量分析扫描速率与系统其它相关参数的匹配情况，进而调整扫描控制参数，满足成像系统要求。此外，为了对整个扫描视场的扫描速率进行评估，提出采用调整机构使成像系统可以绕扫描镜转轴旋转的方法，实现了全视场扫描速率的检测和评估。本发明具有评估方法简单、灵活和测试精度高等优点，可用于TDI红外探测器扫描成像系统中扫描速率的评估。
【专利说明】一种TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天光学遥感【技术领域】，涉及一种适用于TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法。
【背景技术】
[0002]在空间光学遥感器中，扫描成像系统具有观测视场大、光谱覆盖范围宽等优点，但是扫描机构复杂，扫描速率不准确或变化会导致图像畸变、影响像质。在TDI红外探测器扫描成像系统中，扫描速率与系统焦距、积分时间参数的匹配尤为突出。
[0003]在以往的扫描成像系统中，一般根据扫描机构单独测试数据评估扫描速率，而不在成像系统上进行评估。扫描机构按照扫描成像系统设计参数进行扫描速率设计，采用线性度测试仪进行扫描速率及其线性度测试。目前的扫描线性度测试仪常用光电测角法测试扫描速率及其线性度，即采用以CCD探测器为基础的图像测量方法。平行光管的焦面上放置一狭缝靶标，由积分球照明，经平行光管准直后形成平行光。扫描机构置于平行光路中，扫描镜与平行光成45°夹角，扫描镜将平行光折转90°进入CCD相机。当扫描镜摆动α时，扫描镜的出射光方向改变2α，根据CCD相机上亮斑的位置，即可进行角度测量。该方法仅适用于扫描机构的扫描速率及其线性度评估。
[0004]成像系统装调完成后，其焦距和探测器积分时间参数可能与设计值存在偏差。为了使扫描速率与成像系统焦距、积分时间参数匹配，需要一种在扫描成像系统上评估扫描速率的方法。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足，提出一种TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法，能够对扫描成像系统全视场的扫描速率进行评估，并以此调整扫描控制参数，解决扫描速率与系统焦距、积分时间参数的不匹配问题，提高成像质量。
[0006]本发明技术解决方案:一种TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法，实现步骤如下:
[0007](I)采用两点法对扫描成像系统输出的四杆靶标图像进行非均匀校正，在每杆靶标图像中对第η元红外探测器的靶标图像边缘，即从暗条纹到亮条纹部分和从亮条纹到暗条纹部分均选取暗条纹5?12列、亮条纹5?12列的图像，对选取的数据通过三次样条函数对数据进行10倍插值；对第η + I元红外探测器的靶标图像边缘，即从暗条纹到亮条纹部分和从亮条纹到暗条纹部分均选取暗条纹5?12列、亮条纹5?12列的图像，对选取的数据通过三次样条函数对数据进行10倍插值；
[0008](2)对步骤(I)中校正后的的四杆靶标图像，计算每杆亮条纹图像数据的均值，计算每杆暗条纹图像数据的均值；将每杆暗条纹和亮条纹图像的均值求差值，取差值的1/2并与暗条纹均值求和得到每杆靶标图像半功率点图像DN值；
[0009](3)对步骤(I)中每杆靶标图像插值后的数据通过查找法，查找第η元和第η+1元红外探测器在步骤(2)中半功率点图像DN值处对应的列数Kn和Kn+1 ;计算Κη+1与Kn绝对值差Δ K ;
[0010](4)通过步骤(3)中的Λ K计算扫描速率偏差，计算公式如下:
[0011]
【权利要求】
1.一种TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法，其特征在于实现步骤如下: (1)采用两点法对扫描成像系统输出的四杆靶标图像进行非均匀校正，在每杆靶标图像中对第η元红外探测器的靶标图像边缘，即从暗条纹到亮条纹部分和从亮条纹到暗条纹部分均选取暗条纹5~10列、亮条纹5~10列的图像，对选取的数据通过三次样条函数对数据进行10倍插值；对第η + I元红外探测器的靶标图像边缘，即从暗条纹到亮条纹部分和从亮条纹到暗条纹部分均选取暗条纹5~10列、亮条纹5~10列的图像，对选取的数据通过三次样条函数对数据进行10倍插值； (2)对步骤(1)中校正后的的四杆靶标图像，计算每杆亮条纹图像数据的均值，计算每杆暗条纹图像数据的均值；将每杆暗条纹和亮条纹图像的均值求差值，取差值的1/2并与暗条纹均值求和得到每杆靶标图像半功率点图像DN值； (3)对步骤(1)中每杆靶标图像插值后的数据通过查找法，查找第η元和第η+1元红外探测器在步骤(2)中半功率点图像DN值处对应的列数;计算Κη+1与&绝对值差ΔΚ ； (4)通过步骤(3)中的ΛK计算扫描速率偏差，计算公式如下:
式(I)中:Λ V:扫描速率偏差； V:标称扫描速率； Δ K:探测器奇偶元图像位置偏差； d:探测器奇元与偶元间距与成像系统采样间距的比值； 根据式(I)计算出扫描成像系统的扫描速率相对偏差，计算公式如下:
当Λ K为O时，即Λ V为0，此时扫描速率与系统焦距、积分时间参数完全匹配；当八K为非O时，Λ V亦为非0，即扫描速率与系统焦距、积分时间参数不完全匹配； (5)利用四杆靶标每次只能测试扫描视场的一部分，为了对整个扫描视场的扫描速率进行评估，利用调整机构使成像系统绕扫描镜转轴旋转，使不同的扫描视场能够对准平行光管的中心视场。
2.根据权利要求1所述的TDI红外探测器扫描成像系统扫描速率评估方法，其特征在于:所述步骤(5)中的调整机构为一个旋转平台，旋转平台上安装扫描成像系统，旋转平台的转轴与扫描镜转轴共轴，利用手动摇把实现旋转平台绕转轴旋转。
【文档编号】G06F19/00GK104050356SQ201410138663
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】闫秀荣, 马文坡, 聂云松, 李岩, 李昊谦 申请人:北京空间机电研究所