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

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。

主权项

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Φ₀；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_c，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l′；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l′；根据公式(7)计算出所需的最小空间频率f；$\frac{d}{{\mathrm{Nl}}^{\prime }}\ge \frac{1}{f}---\left(7\right)$其中N为给定的目标条带的周期数，d为目标的高度；同时利用步骤四中确定的表观对比度与距离之间的关系，确定在距离l′下目标与背景的表观对比度C；步骤八、根据步骤七中计算的f和C，查MRC曲线得到辐照度值，并将此时获得的辐照度定义为到达摄像机入射面上的辐照度E′，依据公式(6)计算出EE′＝Eτ_cC²(6)其中τ_c为平行光管的透过率；并依据该辐照度利用步骤三中确定的关系，计算在距离l′下红外灯的辐射功率Φ′₀；步骤九、将所述辐射功率Φ′₀与步骤二中测量的红外灯的总辐射功率Φ₀进行对比，计算出Φ′₀与Φ₀之间的偏离度当时，则将当前目标距离确定主动近红外成像系统对目标完成指定视觉任务条件下的作用距离，否则，若Φ′₀＜Φ₀时，更新目标距离l′，即增大l′并返回步骤七，若Φ′₀＜Φ₀时，则更新目标距离l′，即减小l′并返回步骤七，ξ为事先设定的参数。