专利名称：基于等效照明和mrc的主动近红外摄像机作用距离测试方法
技术领域：
本发明涉及一种基于等效照明和最小可分辨对比度(MRC)的主动近红外摄像机作用距离测试方法，尤其涉及一种利用等效照明原理并结合成像系统MRC作用距离预测模型暗室内测量主动近红外摄像机作用距离的方法。
背景技术：
连续照明工作模式的主动近红外成像技术作为最早的夜视技术模式，具有技术成熟性高，成本相对较低，作用距离远、图像质量好等特点，在早期夜间战场侦察、观瞄领域发挥了重要的作用。近年来，随着激光器技术以及(XD/CM0S成像技术的发展，利用近红外辅助照明的CCD/CM0S成像技术在夜间边海防监视、安全监控、车辆辅助驾驶等领域获得了成功的应用，其中最具代表性的就是用于交通监控和夜间安全监控的主动近红外一体摄像机。面对市场上种类繁多的主动近红外摄像机，如何测试其作用距离，规范制造商标称的性能指标，就成为摆在仪器测试人员面前的难题。
发明内容
本发明提供一种基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，该方法可以在实验室条件下测量主动近红外摄像机的作用距离，该方法实现简单且评价效果好。实现本发明的技术方案如下步骤一、在暗室环境下测量摄像机上红外灯出射光束的散射角a ；步骤二、选取与所述红外灯出射波波长相同的、辐照度可调的光源，在暗室环境下测量出所述光源的辐照度与该辐照度下光斑图像灰度值之间的对应关系；根据选定灰度值所对应的辐照度，以及该辐照度下光斑图像的面积，计算出摄像机上红外灯出射光束的总辐射功率Oci ；步骤三、将a代入大气透过率经验公式，得到辐照度、辐射功率与辐射距离之间的计算关系；步骤四、将所述光源设置于无穷远目标发生器的入射端，将摄像机放在无穷远目标发生器的出射端，并使摄像机的光轴与目标发生器的平行光管的光轴重合；并根据所述平行光管的透过率T。，获取目标与背景的表观对比度C与距离之间的关系；步骤五、调节所述光源出射光的辐照度，使其按照不同辐照度出射，针对每一辐照度的出射光，通过摄像机对多块分辨率靶进行观测，针对每一块分辨率靶确定所能分辨的最小对比度，并记录该分辨率靶的空间频率与最小对比度之间的对应关系；其中每块所述分辨率靶包括多个空间频率相同、对比度不同的条纹组，且不同分辨率靶之间的条纹组的空间频率互不相同；此步骤中摄像机与各分辨率靶之间的距离相同，并将该距离记为I';步骤六、在每一辐照度值下，根据步骤五中记录的对应关系，描绘出在该辐照度下主动近红外摄像机的最小可分辨对比度MRC曲线；步骤七、给定初始时目标相对于主动近红外摄像机的距离r ;根据公式(7)计算出所需的最小空间频率f;
权利要求
1.一种基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，具体步骤为 步骤一、在暗室环境下测量摄像机上红外灯出射光束的散射角α ； 步骤二、选取与所述红外灯出射波波长相同的、辐照度可调的光源，在暗室环境下测量出所述光源的辐照度与该辐照度下光斑图像灰度值之间的对应关系；根据选定灰度值所对应的辐照度，以及该辐照度下光斑图像的面积，计算出摄像机上红外灯出射光束的总辐射功率Φ。； 步骤三、将α代入大气透过率经验公式，得到辐照度、辐射功率与辐射距离之间的计算关系; 步骤四、将所述光源设置于无穷远目标发生器的入射端，将摄像机放在无穷远目标发生器的出射端，并使摄像机的光轴与目标发生器的平行光管的光轴重合；并根据所述平行光管的透过率τ。，获取目标与背景的表观对比度C与距离之间的关系； 步骤五、调节所述光源出射光的辐照度，使其按照不同辐照度出射，针对每一辐照度的出射光，通过摄像机对多块分辨率靶进行观测，针对每一块分辨率靶确定所能分辨的最小对比度，并记录该分辨率靶的空间频率与最小对比度之间的对应关系；其中每块所述分辨率靶包括多个空间频率相同、对比度不同的条纹组，且不同分辨率靶之间的条纹组的空间频率互不相同；此步骤中摄像机与各分辨率靶之间的距离相同，并将该距离记为Γ ； 步骤六、在每一辐照度值下，根据步骤五中记录的对应关系，描绘出在该辐照度下主动近红外摄像机的最小可分辨对比度MRC曲线； 步骤七、给定初始时目标相对于主动近红外摄像机的距离Γ ;根据公式(7)计算出所需的最小空间频率f ;
2.根据权利要求I所述基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为 步骤101、在暗室环境中，在漫反射板上获取摄像机上红外灯出射的光斑，其中漫反射板位于红外灯所出射光束的光路上，且与摄像机相距I1，将此时获取光斑的半径记为R1 ；步骤102、更新漫反射板的位置，使其位于红外灯所出射光束的光路上，且与摄像机相距I2，将此时获取光斑的半径记为R2 ； 步骤103、获取所述红外灯出射光束的散射角α。
3.根据权利要求I所述基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为 步骤201、选取与所述红外灯出射波波长相同的、辐照度可调的光源，并将该光源与积分球连接； 步骤202、令所述光源处于暗室环境中，按照设定的步长ΛΕ调节光源的辐照度，采集N'幅光源正前方漫反射板上的光斑图像，其中N'为事先设定的常数； 步骤203、针对每一幅图像获取其对应的平均灰度值，并根据N'幅光斑图像所对应的灰度值和辐照度值进行曲线拟合，进而得到灰度值与辐照度值之间的对应关系； 步骤204、利用所述对应关系，选定摄像机上红外灯出射出射光斑图像的灰度值为Q时所对应的辐照度Eq，以及确定在Eq下光斑半径Rq，令％ =EqX π ，并将CDci记为所述红外灯的总辐射功率。
4.根据权利要求3所述基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，其特征在于，所述N'的取值范围为95-105。
全文摘要
本发明提供一种基于等效照明和MRC的主动近红外摄像机作用距离测试方法，该方法可以在实验室条件下测量主动近红外摄像机的作用距离，具体的过程为在暗室环境下测量摄像机上红外灯出射光束的散射角α；计算出摄像机上红外灯出射光束的总辐射功率Φ0；描绘出主动近红外摄像机的最小可分辨对比度MRC曲线；计算最小空间频率f和目标与背景的表观对比度C；根据步骤七中计算的f和C，查MRC曲线得到辐照度值，并计算在距离l′下红外灯的光辐射功率Φ′0，根据Φ′0对红外灯的总辐射功率Φ0进行对比，更新目标距离l′直至找到满足条件的l′。采用本方法对主动近红外摄像机作用距离测试，其实现简单且评价效果好。
文档编号G01M11/02GK102636336SQ20121011700
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者宋俊儒, 李力, 王霞, 裘溯, 金伟其 申请人:北京理工大学