基于等效照明的主动近红外摄像机作用距离评价系统

摘要

本发明提供一种主动近红外摄像机作用距离评价系统，该评价系统包括主动近红外摄像机、漫反射板、近红外CCD、散射角解算模块、辐照度连续可调的光源、辐照度计、辐射功率解算模块、无穷远目标发生器、辐照度计算模块、对比度计算模块、辐照度修正模块、分辨角解算模块及判断模块；其中主动近红外摄像机为待检产品，且光源出射光的波长与近红外灯波长相同。本发明利用等效照明原理，在实验室环境下实现对摄像机作用距离的评价，避免了室外测试种种不可控因素带来的影响，且实现过程简单且测试成本低，其为应用广泛的主动近红外摄像机性能测试提供了有效的手段。

主权项

1.一种主动近红外摄像机作用距离评价系统，其特征在于，该评价系统包括主动近红外摄像机、漫反射板、近红外CCD、散射角解算模块、辐照度连续可调的光源、辐照度计、辐射功率解算模块、无穷远目标发生器、辐照度计算模块、对比度计算模块、辐照度修正模块、分辨角解算模块及判断模块；其中主动近红外摄像机为待检产品，且光源出射光的波长与近红外灯波长相同；利用该系统测试摄像机上红外灯出射光束的散射角α时，所使用的器件为：主动近红外摄像机、漫反射板、近红外CCD及散射角解算模块；在暗室环境下，漫反射板位于摄像机上红外灯出射光束的光路上，近红外CCD位于漫反射板附近；漫反射板用于承载主动近红外摄像机上的红外灯出射光束形成的光斑；近红外CCD用于采集漫反射板上光斑；散射角解算模块根据外部输入的、当漫反射板距摄像机为l₁时近红外CCD所采集光斑的半径R₁和当漫反射板距摄像机为l₂时近红外CCD所采集光斑的半径R₂，解算出红外灯出射光束的散射角α；$\tan \left(\alpha \right)=\frac{R_2{-R}_1}{l_2-l_1}$利用该系统测试摄像机上红外灯出射光束的总辐射功率Φ₀时，所使用的器件为：光源、辐照度计、漫反射板、近红外CCD及辐射功率解算模块；在暗室环境下，辐照度计位于光源的出光口，漫反射板位于光源出射光束的光路上，同时漫反射板也位于摄像机上红外灯出射光束的光路上，近红外CCD位于光源附近；光源根据外部的输入，出射N种不同辐照度的光束；辐照度计用于测量光源上出射光束的辐照度；漫反射板用于承载光源出射光束形成的光斑以及主动近红外摄像机上的红外灯出射光束形成的光斑，该承载光斑的过程为分时进行；近红外CCD用于采集漫反射板上的光斑；辐射功率解算模块一方面用于根据辐照度计上测量的N种辐照度值和外部输入的、近红外CCD上采集光斑的N种灰度值进行曲线拟合，另一方面接收外部输入的、近红外CCD采集的漫反射板上摄像机的红外灯出射光斑的灰度值Q，进一步在该曲线上确定灰度值Q所对应的辐照度E_Q，根据灰度值Q和灰度值Q所对应的光斑半径R_Q，获取光源的总辐射功率，并将该辐射功率定义为摄像机上红外灯的总辐射功率Φ₀；${\Phi }_0=E_Q\times \pi R_Q^2$利用该系统对摄像机的作用距离进行评估时，所使用的器件包括光源、主动近红外摄像机、无穷远目标发生器、辐照度计算模块、对比度计算模块、辐照度修正模块、分辨角解算模块及判断模块；其中光源位于无穷远目标发生器的入射端，摄像机位于无穷远目标发生器的出射端，且摄像机的光轴与目标发生器的平行光管的光轴重合；辐照度计算模块用于根据所述散射角α和总辐射功率Φ₀，计算出摄像机标称距离L_b处的辐照度E，并将该辐照度E传输给辐照度修正模块；对比度计算模块用于计算出目标与背景的表观对比度C，并将该表观对比度C传输给辐照度修正模块；$C=C_0\frac{1}{1+K\left({1-\tau }_a\right)/{\tau }_a}$${\tau }_a\left(\lambda \right)=\exp (-\frac{3.912}{R_V}{\left(\frac{{\lambda }_0}{\lambda }\right)}^{q}L),$$q=\left\{\begin{array}{cc}0.{585R}_V^{1/3},& R_V<6\mathrm{km}\\ 1.3,& R_V~10\mathrm{km}\\ 1.6,& R_V>50\mathrm{km}\end{array}\right.$其中R_V为大气能见距离，λ₀＝0.55μm或λ₀＝0.61μm，K为地平天空亮度与背景亮度之比，C₀为目标与背景的实际对比度，λ为光源出射光的波长，L为观测距离；辐照度修正模块用于根据所述E和C计算出达摄像机入射面上的辐照度E′；E′＝Eτ_cC²光源用于为无穷远目标发生器上分辨率靶提供辐照度为E′的入射光；分辨角解算模块根据最小可分辨条带的宽度计算出在该辐照度下摄像机的极限分辨角σ，其中最小可分辨条带的宽度为操作人员通过摄像机观测无穷远目标发生器上的分辨率靶确定；$\tan \left(\sigma \right)=\partial /f_0---\left(6\right)$其中，f₀为平行光管的焦距；判断模块根据所述判断出摄像机上的标称距L_b是否合格，其中当L_b满足公式(7)时，则判定摄像机上的标称距离合格，否则判定其不合格；$\frac{H}{{\mathrm{nL}}_b}\ge \tan \left(\sigma \right)---\left(7\right)$其中H为事先给定且与L_b相对应的目标高度，n为识别等级约翰逊准则所需的电视线数。