[发明专利]采用匀速动点目标的光学系统横向放大率测量方法与装置

摘要

采用匀速动点目标的光学系统横向放大率测量方法与装置属于以采用光学方法为特征的计量设备领域；本方法在点目标匀速运动状态下对其成像，得到线状图像，在频域中寻找像素间距的取值范围，并根据与像素间距相关的实际调制传递函数曲线与理论调制传递函数曲线在最小二乘条件下重合度最好，利用遗传算法计算得到光学系统横向放大率；本装置中承载点目标的滑块安装在第一导轨和第二导轨上，控制器控制滑块在第一导轨上匀速运动时，控制器控制滑块在第二导轨上运动，且两个方向的运动相配合，使点目标在运动过程中始终准焦成像到图像传感器表面；采用本发明测量光学系统横向放大率，有利于减小单次测量结果之间的误差，进而提高测量结果重复性。

主权项

1.采用匀速动点目标的光学系统横向放大率测量方法，其特征在于所述方法步骤如下：a.设定点目标的运动速度v和图像传感器的曝光时间t，可以计算点目标在物方的运动位移为：d＝v·t；b.在第a步参数下，图像传感器对沿图像传感器行或列方向运动的点目标成像，得到初始点扩展函数图像；保持图像传感器的曝光时间t不变，移除点目标，图像传感器对背景成像，得到干扰图像，并将干扰图像中灰度值的最大值作为阈值；c.将第b步得到的初始点扩展函数图像中，点目标扫过行或列的整行或整列信息提取出来，作为初始线扩展函数图像，并将初始线扩展函数图像中灰度值小于第b步所得阈值的像素的灰度值修正为0，得到修正线扩展函数图像，该修正线扩展函数图像具有n个元素；或者：将第b步得到的初始点扩展函数图像中，灰度值小于第b步所得阈值的像素的灰度值修正为0，作为修正点扩展函数图像；并将修正点扩展函数图像中，点目标扫过行或列的整行或整列信息提取出来，作为修正线扩展函数图像，该修正线扩展函数图像具有n个元素；d.对第c步得到的修正线扩展函数图像进行离散傅里叶变换并取模，得到调制传递函数图像，该调制传递函数图像具有同第c步得到的修正线扩展函数图像相同的元素个数n，即n个离散频谱分量，按照空间频率从小到大的顺序分别为M₀、M₁、M₂、...、M_n-1，在该顺序下，调制传递函数值第一次达到极小值所对应的调制传递函数值为M_i，其下脚标序号为i，结合图像传感器的像素间距l，得到M_i-1和M_i+1所对应的空间频率值分别为：f_min＝(i-1)/(nl)以及f_max＝(i+1)/(nl)；e.根据调制传递函数模型MTF(f)＝|sin c(πfd′)|，结合第d步得到的空间频率范围f_min和f_max，得到点目标在像方的运动位移取值范围：d_max′＝1/f_min＝nl/(i-1)以及d_min′＝1/f_max＝nl/(i+1)；f.根据第a步得到的点目标在物方的运动位移d和第e步得到的点目标在像方的运动位移取值范围，计算得到光学系统横向放大率取值范围为：β_min＝d_min′/d＝nl/((i+1)d)以及β_max＝d_max′/d＝nl/((i-1)d)；g.将β为变量，并以第f步得到的β_min和β_max为取值范围，在第d步得到的n个调制传递函数值中选取K个作为对比数据，这K个调制传递函数值分别是M_K1、M_K2、...、M_KK，采用遗传算法寻找到以下公式的最小值：该最小值所对应的光学系统横向放大率β即为所求。