实验方案第一版.docVIP

辐照环境下摄像头损坏程度实验 北京航空航天大学 测控技术实验室 一、实验原理 1、辐射强度 本实验辐射源固定，所以影响辐照强度的因素只有两个： 摄像头与辐射源距离 辐照时间 考虑到摄像头在辐射实验过程中移动不易，拟选取5个同型号摄像头同时测量。这就涉及到两个问题： 默认5个摄像头性能一致，受辐射后性能变化规律一致。 实验条件需满足5路视频信号的传输和拾取，最好能保存5路信号的全时段视频，以便用于消噪算法分析。 2、标准测试图 考虑到图像处理难度，拟选用灰度图作为标准测试图，如下图1所示： 图1 标准测试图 摄像头与标准测试图的距离固定，测试图充满摄像头的整个屏幕，并且保证实验过程中标准图像的位置不会移动。摄像头与标准测试图安装如下图2所示： 图2 摄像头与标准测试图安装示意图 3、清晰度评价方法 清晰度评价思路：选取0时刻的视频截图作为图像质量评价的标准图，截取任意时刻的视频截图与标准图对比，根据峰值信噪比(PSNR)均方误差(RMSE)在实际应用中，峰值信噪比(PSNR)是图像处理中最常用的图像质量评价的客观标准，定义如下： 式中，Q表示图像量化的级数，是原始图像，表示处理后复原的图像，M、N为图像矩阵的行列总数，PSNR单位为dB。 图像消噪的质量越好，PSNR值越大，即重建后的图像和原图之间的失真越小。 均方误差(RMSE) 其中，均方根误差越小，说明图像去噪后的质量越好。 二、实验方案 1、实验装置的布置 辐射源与5个摄像头的位置安排有两种选择： 分布在等距直线上，这种布置忽略较近摄像头对远端摄像头的遮挡。 分布在四周，每个摄像头与辐射源的距离等差。这种布置方法比较麻烦。 假设最远的摄像都距离辐射源为两米，这5个摄像头的距离分别为：40cm，80cm，120cm，160cm，200cm。 2、测试点的截取 假设摄像头2小时后彻底损坏，实验中记录5个摄像头2小时内的完整视频。在后期处理中，每隔5分钟截取一副图像，共截取25幅图像用于图像清晰度分析。 3、实验数据记录和处理 表1 不同时刻各测试点视频截图的PSNR值 摄像头距离 0分钟 5分钟 10分钟 …… 120分钟 40cm 80cm 120cm 160cm 200cm 表2 不同时刻各测试点视频截图的RMSE值 摄像头距离 0分钟 5分钟 10分钟 …… 120分钟 40cm 80cm 120cm 160cm 200cm 4、预计实验成果 距离辐射源越近，摄像头损坏较快；辐射时间越长，摄像头损坏越严重。而摄像头损坏程度与图像质量成反比。可知图像随着时间的推移，峰值信噪比(PSNR)均方误差(RMSE)峰值信噪比(PSNR)均方误差(RMSE)