专利名称：适用于tdi相机的景物模拟器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种景物模拟器，特别是一种应用于航空遥感领域适用于TDI相机的景物模拟器。
背景技术：
利用航空遥感技术进行地面检测时，需要事先对相机进行精确检测。TDI (Time Delay htegration，时间延迟积分)相机由于具有高灵敏度特性，在航空遥感领域取得越来越广泛的应用，TDI相机是一种线阵相机，与普通的线阵相机相比，由于其采用了多行 TDI模式进行曝光，使其灵敏度比普通的线阵航空相机高得多。但也正是因为这种TDI模式，使其使用时序要求比普通的线阵航空相机要严格得多。对普通的线阵航空相机来说，当其行频与速高比不匹配时，只是图像在比例上会有相应的压缩，但对TDI相机来说，不匹配的后果是图像质量严重下降，分辨率大大降低。对96级TDI相机来说，如果其行频偏离理想行频超过1%，其推扫方向图像分辨率可能会降低到原分辨率的1/96。现有的相机检测方法通常是采用平行光管及能够仿真地球旋转的高精度转台等价格昂贵且环境条件要求苛刻的光学检测设备来搭建以产生相对运动的模拟景物，一旦检测现场的条件受到限制，就无法实施检测，故存在搭建复杂、实施困难的问题。由此产生了一种对推扫相机实施检测，又不对检测现场有特殊要求的景物模拟器，如专利号为 201020115860. 7、专利权人为中国科学院西安光学精密机械研究所、名称为适用于动态推扫及静态成像相机的无穷远目标景物模拟器的实用新型专利，该景物模拟器包括光学镜头、移动分划板组件和光源，移动分划板组件设置于光学镜头和光源之间，光源和光学镜头在同一光轴上，移动分划板组件包括平移台和分划板，平移台带动分划板按照一定的速率勻速移动，模拟无穷远目标的勻速移动，该移动目标即可作为推扫相机检测时的模拟景物， 该景物模拟器针对的仅是普通推扫相机的检测。由于分划板沿光学镜头的焦平面做直线运动，若稍有偏离则会影响相机测试性能，无法满足精确测试高灵敏度的TDI相机的动态成像性能的要求，因此必需研制高同步精度的专用景物模拟器。
实用新型内容本实用新型针对现有的采用平行光管及高精度转台的景物模拟器价格昂贵、实施困难，而采用移动分划板组件的景物模拟器无法满足精确测试高灵敏度的TDI相机的动态成像性能的要求的问题，提供一种新型的适用于TDI相机的景物模拟器，能够实现TDI相机对物体的成像，满足精确测试TDI相机的动态成像性能的要求，同时具有结构简单、成本低廉的优点。本实用新型的技术方案如下一种适用于TDI相机的景物模拟器，其特征在于，包括镜头、平行光管、滚筒、光源和滚筒控制器，所述平行光管设置于镜头和滚筒之间，所述镜头为TDI相机配套镜头，所述镜头设置于平行光管的输出端，镜头、平行光管和光源在同一光轴上，滚筒的中心轴与光轴垂直且中心轴与滚筒控制器相连，在滚筒侧表面上绕滚筒中心轴环形设置有透光带，所述透光带上贴有待成像的靶标，所述光源设置于滚筒内部并通过透光带面向平行光管的输入端。所述滚筒的中心轴外部通过轴承套接一个固定的管型轴，所述光源设置于管型轴上。所述滚筒水平设置或竖直设置。所述透光带为有机玻璃或塑胶材料制成。所述光源为环形发光二极管光源，所述光源亮度可调。所述滚筒控制器包括控制电机和CPLD，所述控制电机与滚筒的中心轴相连。所述滚筒控制器还包括单片机，所述单片机与CPLD相连。本实用新型的技术效果如下本实用新型涉及的景物模拟器，包括镜头、平行光管、滚筒、光源和滚筒控制器，采用平行光管作为主要的光线变换部件，将TDI相机及TDI相机配套镜头固定于平行光管的输出端，由于待成像的靶标贴于滚筒的透光带，光源设置于滚筒内部并通过透光带面向平行光管的输入端，故待成像的靶标通过平行光管的输入端并在平行光管的焦平面进行扫描，经平行光管输出至镜头，从而在TDI相机成像，实现了 TDI相机对待成像靶标的成像，滚筒在滚筒控制器的作用下绕中心轴旋转，待成像的靶标随之运动，实现TDI相机对物体的动态成像，故能够满足精确测试高灵敏度的TDI相机动态成像性能的要求，解决了现有的采用移动分划板组件的景物模拟器仅能对推扫相机进行测试，无法满足精确测试高灵敏性的TDI相机的动态成像性能的要求的问题，而且无需设置价格昂贵的能够仿真地球旋转的高精度转台，降低了成本，且结构简单，装配方便。
图1为本实用新型景物模拟器实施例一的俯视结构示意图。图2为本实用新型景物模拟器实施例一的主视结构示意图。图3为本实用新型景物模拟器实施例二的立体结构示意图。图4为滚筒控制器中的CPLD与单片机联合工作原理图。图中各标号列示如下I-TDI相机靶面；2-镜头；3-平行光管；4_滚筒；5_透光带；6_光源；7_滚筒控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明。图1和图2分别为本实用新型景物模拟器实施例一的俯视和主视结构示意图，该景物模拟器包括镜头2、平行光管3、滚筒4、光源6和滚筒控制器7，滚筒控制器7包括依次连接的控制电机、CPLD (Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)和单片机。平行光管3设置于镜头2和滚筒4之间，镜头2设置于平行光管3的输出端，镜头2、 平行光管3和光源6在同一光轴上，滚筒4的中心轴与光轴垂直且其中心轴与控制电机相连，在滚筒4侧表面上绕滚筒4的中心轴环形设置有透光带5，在透光带5上贴有待成像的物体作为靶标，该靶标可分布于滚筒4上的透光带5的内侧或外侧，为了加强成像物体的对比度，不采用反射光源方式，而采用滚筒4内置光源6的投射方式，即形成滚筒4内部给光的方式，光源6设置于滚筒4内部并通过透光带5面向平行光管3的输入端。图1和图2所示的景物模拟器实施例一为竖直设置的滚筒4，滚筒4还可以水平设置，如图3所示的景物模拟器实施例二的立体结构示意图。滚筒4的加工可分为两部分，一部分的中心轴用轴套与控制电机连接，作为转动驱动，另一部分的中心轴外部与一个内空的管型轴通过轴承套接，这两部分通过四根塑胶棒连接成一体。光源6设置于管型轴上，光源6优选为环形发光二极管光源，且光源亮度可调，光源6通过管型轴插入滚筒4内部，在滚筒4的转动过程中光源6及管型轴不随滚筒4转动，光源6的光始终射向平行光管3的方向。滚筒通过四根塑胶棒连接的部分可设置有机玻璃或塑胶材料等制作成透光带5。本实用新型所涉及的景物模拟器适用于TDI相机，如选择TDI C⑶遥感相机，镜头 2为TDI相机配套镜头，TDI相机及配套镜头2固定于平行光管3的输出端。平行光管3作为主要的光线变换机构，平行光管3的焦距就决定了图像的放大倍数，较小的焦距，图像的缩小比较小,要测试TDI CCD相机的MTF (Modulation Transfer Function，调制传递函数) 进行图像的反差和测试靶标分析就需要较小间距的线对；而较大的焦距，图像的缩小比较大，为了清晰成像，对贴靶标的滚筒4的直径要求也较大。待成像的靶标通过平行光管3的输入端并在平行光管3的焦平面位置进行扫描，最终通过镜头2及TDI相机靶面1实现对物体的成像。滚筒4在滚筒控制器7的作用下绕中心轴勻速旋转，待成像的物体随之进行勻速圆周运动，实现TDI相机对物体的动态成像。滚筒控制器7中各器件工作原理是通过控制电机转速的反馈控制系统实现滚筒4 的勻速转动，采用编码器监测控制电机的转速，在滚筒4的透光带5上按等位方式印上线条形成光码盘，控制电机驱动滚筒4旋转，光码盘同步旋转，线条阻光，两线条之间的空隙透光，从而输出脉冲个数，一定的脉冲个数作为尺度值，并作为编码器信号反馈至TDI相机靶面1。TDI相机靶面1由TDI CXD相机焦平面组件形成，图1左端箭头方向为行像素移动方向。通过编码器信号来同步TDI CCD相机的行像素转移，控制电机的转速波动不会影响图像的清晰度，只会影响图像行与行之间的明暗度，因此控制电机的转动速度的控制精度不需要太高。为此可采用低成本的永磁直流有刷电机作为动力元件。直流电机调速可分为速度单闭环调速、电流双闭环调速。由于在全景项目的应用中，控制电机的控制精度要求不大，且在正常工作时不要求控制电机变速运动，因此不采用复杂的双闭环调速系统，而采用较为简单的速度单环调速系统。针对速度控制的单环调速系统的最简单的实现方法为PWM 调速，即通过改变PWM波的占空比来实现控制电机的调速，进而控制滚筒4的转速。图4为滚筒控制器7中的CPLD与单片机联合工作原理图采用CPLD对编码器脉冲进行高频计数并折算出控制电机转动速度；CPLD与单片机的SPI 口相连，将控制电机的实时转动速度传给单片机；单片机内部设计一个PI控制器，以设定转速和控制电机的实时转动速度为输入，计算得到控制电机的PWM占空比，并通过SPI 口传输给CPLD ；CPLD根据此占空比输出相应的控制PWM。本实用新型涉及的景物模拟器主要用于TDI相机的成像和动态MTF测试。该景物模拟器具有两种成像模式单TDI相机成像和双TDI相机成像。单TDI相机成像模式主要用于检查TDI相机的成像质量，双TDI相机成像模式即同时采用两台并排设置的TDI相机，主要用于确定两台TDI相机之间成像延时时间。 应当指出，以上所述具体实施方式
可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
权利要求1.一种适用于TDI相机的景物模拟器，其特征在于，包括镜头、平行光管、滚筒、光源和滚筒控制器，所述平行光管设置于镜头和滚筒之间，所述镜头为TDI相机配套镜头，所述镜头设置于平行光管的输出端，镜头、平行光管和光源在同一光轴上，滚筒的中心轴与光轴垂直且中心轴与滚筒控制器相连，在滚筒侧表面上绕滚筒中心轴环形设置有透光带，所述透光带上贴有待成像的靶标，所述光源设置于滚筒内部并通过透光带面向平行光管的输入端。
2.根据权利要求1所述的景物模拟器，其特征在于，所述滚筒的中心轴外部通过轴承套接一个固定的管型轴，所述光源设置于管型轴上。
3.根据权利要求1或2所述的景物模拟器，其特征在于，所述滚筒水平设置或竖直设置。
4.根据权利要求3所述的景物模拟器，其特征在于，所述透光带为有机玻璃或塑胶材料制成。
5.根据权利要求1所述的景物模拟器，其特征在于，所述光源为环形发光二极管光源， 所述光源亮度可调。
6.根据权利要求1所述的景物模拟器，其特征在于，所述滚筒控制器包括控制电机和 CPLD，所述控制电机与滚筒的中心轴相连。
7.根据权利要求6所述的景物模拟器，其特征在于，所述滚筒控制器还包括单片机，所述单片机与CPLD相连。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于TDI相机的景物模拟器，包括镜头、平行光管、滚筒、光源和滚筒控制器，平行光管设置于镜头和滚筒之间，镜头为TDI相机配套镜头，镜头设置于平行光管的输出端，镜头、平行光管和光源在同一光轴上，滚筒的中心轴与光轴垂直且中心轴与滚筒控制器相连，在滚筒侧表面上绕滚筒中心轴环形设置有透光带，透光带上贴有待成像的靶标，光源设置于滚筒内部并通过透光带面向平行光管的输入端。该景物模拟器能够实现TDI相机对物体的成像，满足精确测试TDI相机的动态成像性能的要求，同时具有结构简单、成本低廉的优点。
文档编号G01C25/00GK202092660SQ20112021121
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者冯兵, 张勇, 杨佩君, 杨艺, 黄操 申请人:北京凌云光视数字图像技术有限公司