[发明专利]一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法

说明书

一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法，包括光源系统、靶标、平行光管、面阵相机和图像采集系统；靶标放置在平行光管的焦面上，平行光管与面阵相机的光轴共轴放置，靶标被光源系统产生的均匀光照亮，经过平行光管和面阵相机，成像在面阵相机的焦面上，形成靶标的图像，图像采集系统对成像结果进行采集和处理。本发明与在靶标设计、实验方法和数据处理中考虑了相位对准，现有技术相比，能够保证PSF测量精度，填补了空间面阵CCD相机的亚像元PSF测试方法空白，具有很好的使用价值。

技术领域

本发明涉及航天光学遥感技术领域，特别是一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法。

背景技术

光学系统在理想状态下，物空间一点发出的光能量在像空间也集中在一点上，但是实际的光学系统成像时，由于衍射和像差以及其它因素的影响，物空间一点发出的光在像空间是分布在一定的区域内，其分布曲线称为点扩散函数PSF。调制传递函数MTF是客观评价光学系统成像质量的重要指标，目前国内为了定量化评价相机成像质量，发射之前都进行实验室的MTF测试，但MTF只是PSF在频域的幅值信息，不包含相位信息。目前常用的MTF测试方法包括以下三种，第一种是对比度矩形靶标法，可以用于面阵或推扫相机MTF测试，黄巧林等人2006年在《航天返回与遥感》上发表的《航天光学遥感器MTF测试技术研究》一文中给出两种测试方法，一种是高对比度矩形靶标测试方法，该方法受采样相位的影响，测试误差较大，另一种低频靶标法对相位不敏感，但易受噪声影响；第二种是斜刃边靶标法，适用于面阵CCD的MTF地面测试，张孝弘等人2006年在中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议上发表的《面阵CCD相机的MTF测试技术》一文介绍了实验方法和数据处理算法，该处理方法增加了采样点，但无法准确定位初始相位；第三种是点源或狭缝测试法，适用于面阵CCD的MTF测试，吴海平硕士学位论文《点源法MTF测试技术研究》中详细介绍了点源法实验系统，实验方法是对点光源成像，该方法计算精度较高，但对准直显微物镜的对准精度要求较高，必须保证点光源在一个像素内成像。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法，通过靶标设计和数据处理方法解决一个像素内相位问题，可以准确定位到0.1像素，保证空间面阵相机亚像元PSF的测试准确性，进一步提高了空间面阵相机PSF地面测试精度，并可用于提高遥感图像的空间分辨率。

本发明的技术解决方案是：一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置，其特征在于包括光源系统、靶标、平行光管、面阵相机、图像采集系统，其中

靶标放置在平行光管的焦面上，平行光管与面阵相机的光轴共轴放置；

光源系统产生均匀光后照射在靶标上，然后经过平行光管和面阵CCD相机，成像在面阵相机的焦面上，形成靶标的图像，图像采集系统对面阵相机的成像结果进行采集和处理；

靶标包括第一定标线，第二定标线，第三定标线…第十二定标线和定标星点；

第一定标线至第十二定标线形状和尺寸相同，均为长方形透光孔，长方形透光孔的宽度为标准长度L的1倍，长度为标准长度L的20.1倍；第一星点为正方形透光孔，正方形透光孔的边长为标准长度L的0.9倍；所述L＝(f_col/f_cam)d，其中，f_col为平行光管的焦距，f_cam为面阵相机的焦距，d为面阵CCD相机中探测器单元间距；