[发明专利]一种红外空间相机静态传递函数测试系统及测试方法

说明书

一种红外空间相机静态传递函数测试系统及测试方法，涉及空间光学领域，解决现有中波/长波红外空间光学相机静态传函测试中存在较大误差的问题，MTF测试系统由黑体辐射源、靶标组件和红外平行光管组成，黑体辐射源前带有小于100K低温挡板，在测试MTF过程中，先将靶标组件切换为低空间频率靶标，获得物方调制度；再将靶标组件切换为奈奎斯特频率靶标，获得像方调制度；然后将黑体辐射源前的低温档板遮挡黑体，靶标组件切换至通孔靶标状态，获得图像用于计算平行光管和相机光学系统热辐射产生的灰度值；利用上述获得图像数据计算红外相机的MTF。本发明精确测试了物方调制度，客观获取MTF真实值，能更客观的评价空间相机成像质量。

技术领域

本发明涉及空间光学领域，具体涉及一种红外空间相机静态传递函数测试系统及测试方法。

背景技术

随着空间光学遥感器的发展，中波或长波红外空间相机(简称“红外空间相机”)的口径逐渐由0.5m增大到1m，1.5m，甚至大于2.0m量级，红外空间相机的MTF测试是评价其成像性能的重要技术指标，因此在其研制过程中和交付验收前都要进行MTF测试，红外空间相机受实验室热辐射的影响较大，特别是为减少光机系统热辐射对成像性能的影响，光机系统的温度一般低于零度，因此红外空间相机的MTF测试需要在真空低温环境下进行。目前主要采用黑体辐射照明平行光管焦面处的三线靶标，黑体产生高温热辐射，通过靶标上的矩形孔入射到平行光管内，靶标上的矩形条的温度相对较低，自身产生低辐射，经过平行光管和红外相机后获取对应的靶标图像，利用图像计算图像对比度传函(CTF)，利用关系式MTF＝π/4*CTF，在该测试过程中，没有扣除平行光管和空间相机自身的热辐射，默认物方调制度为1.0，因此测试结果偏差较大。

发明内容

本发明为了解决现有中波/长波红外空间光学相机静态传函测试中存在较大误差的问题，提供一种具有低温挡板的黑体作为辐射源，利用红外靶标和低温平行光管组成的红外空间相机MTF测试系统和测试方法。该测试系统能有效测试物方调制度，并有效扣除平光光管和空间相机热辐射影响，能更客观评价空间相机成像性能。

一种红外空间相机静态传递函数测试系统，由设置在真空低温环境模拟装置内的黑体辐射源、靶标组件和红外平行光管组成；

所述靶标组件放置在红外平行光管焦面处；在所述靶标组件包括通光孔靶标，低空间频率靶标和奈奎斯特频率靶标，分别用于测试红外平行光管和红外空间相机光学系统热辐射，物方调制度和像方调制度；

所述通光孔靶标、低空间频率靶标和奈奎斯特频率靶标均为圆形，且具有相同的尺寸；所述红外空间相机一个尺寸为p的像元，所对应的平行光管焦面处的尺寸为d，通光孔靶标为所述具有边长大于等于50d正方形的外切圆；所述低空间频率靶标的通光区在圆形靶标的右半区域内，宽度大于等于25d，与左半区域的实心区域，构成低空间频率靶标；

所述奈奎斯特频率靶标由n组靶条组成，所述n≥5；每组靶条由三个通孔靶条和四个实心靶条组成，每个通孔靶条或实心靶条的宽度均为d，长度大于等于10d，相邻两组靶条的距离为(1-1/n)d或(1+1/n)d；

所述黑体辐射源发出的均匀辐射光源照明靶标组件上对应的靶标，再经过红外平行光管转换为平行光束，入射到红外空间相机内，所述红外空间相机获取对应的靶标图像，利用获得的靶标图像计算红外空间相机的静态传函MTF。

一种红外空间相机静态传递函数测试方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、打开黑体辐射源中真空低温黑体前端的低温挡板，将靶标组件切换为低空间频率靶标，所述黑体辐射源发出的均匀辐射光源照明低空间频率靶标，再经过红外平行光管转换为平行光束，入射到红外空间相机内，获得低空间频率靶标图像，调整黑体辐射源的温度，使得低空间频率靶标上通光孔对应的靶标图像不饱和；