基于测量最小可分辨对比度CCD相机成像质量.pdfVIP

第38卷第3期 光子学报 V01．38No．3 2009年3月 ACTAPHOTONICASINICA March2009 基于测量最小可分辨对比度的 CCD相机成像质量的评价 罗华1，张元2 。 (1哈尔滨学院理工学院，哈尔滨150086) (2哈尔滨理工大学机械动力工程学院，哈尔滨150080) 摘 要：针对评价CCD相机成像质量MTF方法的缺点，引入了最小可分辨对比度MRC这个评价 指标，并研帝3了相应测量MRC的系统．在这个系统中采用两个重叠积分球分另Ij对靶标的正反两面 照明，通过改变这两个积分球的亮度就可以获得可变的对比度．实验结果表明：测量MRC系统测 量亮度的误差可控制在±0．3cd／m2以内；CCD相机的MRC随着空间频率的增加而增加；测量 CCD相机的MRC是评价CCD相机成像质量的一种快速有效的方法． 关键词：CCD相机；成像质量；MRC；MTF 中图分类号：TH741．4 文献标识码：A 文章编号：l004—4213(2009)03—68l一4 O 引言 察者通过待测的CCD相机观察测试图案，当观察者 刚好能分辨出测试图案时，测试图案的对比度被称 CCD相机是一种集光、电、机为一体的电子产 为CCD相机在该空间频率下的最小可分辨对比度 品，近些年已广泛地应用于机器视觉检测、航天侦 MRC．定义测试图案的对比度为 察、机器人导航、工业检测、医学分析等领域．CCD C=Ltarge。／LbBckg。。Ild (1) 相机作为图像的输入设备，它的成像质量直接决定 式中L岫。。、Lh。如una分别表示测试图案的目标亮度 了其应用系统的性能． 和背景亮度． 目前国内外广泛采用测量调制传递函数 测量MRC的原理可用图1表示． Transfer (ModulationFunction，MTF)的方法来评 价CCD相机的成像质量．测量CCD相机MTF时， 需要在特定的背景下提供给CCD相机特定的测试 图案，CCD相机对此图案成像后，再对图像进行必 要的特征提取，通过较复杂的计算才能得到CcD相 机的MTF，因此MTF的测量不适于在复杂的现 图1 测量MRC原理 Schematicof 场，只限于在实验室cI‘2J．而且MTF只反映CCD相Fig．1 diagram MRC measunng 机对不同空间频率的分辨能力，不能反映其灵敏 图1中的对比度控制器和靶标发生器配合提供 度[3]．为了克服MTF评价方法的上述缺点，本文在 测试MRC所必需的不同对比度、不同空间频率的 CCD相机成像质量评价中引入了最小可分辨对比 测试图案．光学准直系统模拟测试图案位于无限远 ResolvabIe 度(Minimum Contrast，MRC)这个评处，投射到CCD相机上． 价指标，并研制了一套CCD相机的MRC测量系 由MRC的测量原理可知测量MRC的关键之 统[4】．该MRC测量系统可满足不同测试环境的需一是测试图案的选取．由于图2的周期性条形图案 求，数据处理简单，测量方便、快捷，不仅可在实验室 直观、制作简单、可反映分辨细节，所以最常用L5‘7】． 完成，也可以在各试验现场进行． 1 MRC的测量原理