光电图像处理

硕士研究生课程论文

论 文 题 目：

光电图像处理设备分辨率检测系统

课 程 名 称： 光电图像处理

研 究 生 姓 名： 庞 锦

学 号： 1049721103104

所属专业、班级： 物理电子学、1108班

论文提交时间：

2012 年 05 月 20 日

光电图像处理设备分辨力检测系统

摘要:针对光电图像处理设备分辨力测试自动化程度低、受人为因素影响大的问题，提出一种新型光机电一体化分辨力自动测试系统。该系统能够通过安装于运动控制机构上的2个多光谱可控光源，模拟无穷远光束分辨力图案，实现光电图像处理设备的系统空间分辨力、时间分辨力测试。实验验证了该系统的有效性。关键词:分辨力；自动测试系统；光电设备检测

Resolution Test System for a New Optoelectronic Image Processing Equipment

Abstract: Concerning the low degree automation of resolution testing and the effect by artificial factors of opto-electronic image-processing equipment, a new type resolution automatic testing system of the light, mechanical and electrical integration is presented. The two multispectral controllable light sources, which are installed on the pattern of movement control agencies of the system are used to analog resolution picture of infinite beam, the system spatial resolution, time resolution testing of the photoelectric image-processing equipment are realized. The effectiveness of the system is verified by the experience.

Key words: Resolution; Automatic test system; Photoelectric detection equipment

1 引言

光电图像处理运用计算机数字图像处理技术，通过光电成像系统将自然界的模糊图像转变为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析。光电图像处理以光电成像技术、光显示技术以及光度学、色度学方面的知识为基础，以计算机数字图像处理技术为主体，主要讲述计算机系统如何通过光电成像系统将自然界的模拟图像转变为计算机中的数字图像，进而对图像进行处理和分析。光电图像处理涉及到广泛的图像处理知识，包括光电成像器件、颜色产生的机理与人类视觉效应、计算机图像处理工具、多种图像处理算法、大量的图像处理效果实例以及典型的光电图像处理系统介绍。

光电图像处理主要由光电成像技术和图像处理技术组成。光电成像技术可以弥补人类视觉缺陷，扩展人类自身的视觉功能；图像处理技术可以改善图像视觉效果，使计算机具有与人一样的视觉功能。光电成像技术为人类有效的扩展了自身的视觉能力：

(1)可以扩展人眼对微弱光图像的探测能力；

(2)可以讲超快速现象存储下来；

(3)可以开拓人眼对不可见辐射的接受能力；

(4)可以扑捉人眼无法分辨的细节；

光电图像处理设备的处理结果与设备采集的图像质量密切相关，而图像质量在很大程度上依赖于设备对于光学信号的分辨力，其分辨力是图像处理设备质量评估的重要技术保证。

光电图像处理设备的分辨力，主要包括空间分辨力、时间分辨力、像元分辨力、系统分辨力、对比度分辨力等。一般空间分辨力测试方法为给定具有固定几何图形的分辨力板，在设定对比度情况下，进行设备的空间分辨力测量。

光学器件分辨力测量是利用分辨力板作为器件的像源输入，然后，比较像源通过器件后的成像像差，测定器件的MTF(空间传递函数)，确定器件的空间分辨力。例如，从图像采集、转换直到处理的一般图像处理设备，其整个采集、转换、处理过程不仅仅是光学器件的分辨力对系统整体分辨力有影响，而且，后端的电子线路对于成像系统的影响更大，它们具有非线性时变特点，使得实际设备的分辨力不能仅仅需要考虑设备光学器件的影响问题，而是应该从整个的光电信号传

输通道考虑，直接进行设备的系统分辨力测试。

针对传统的光学器件分辨力测试方法自动化程度低，测试结果受到一定人为因素影响，难以进行高速时间分辨力以及设备的系统分辨力测试等问题，提出一种光机电结合的光电图像处理设备分辨力自动测试系统。该系统能够通过预设控制参数，自动产生多光谱无穷远光学测试图案光束，图案光束直接射向测试设备屏幕，然后，将系统采集成像结果与发射像源光束比较，进行设备系统级分辨力测试。系统可以用于光电设备空间分辨力、时间分辨力、低对比度分辨力、系统分辨力的自动测试。通过实验验证，证明了系统的有效性及实用性。

2 分辨力测试系统

2.1 分辨力测试系统结构

图1为分辨力测试系统结构示意图。系统由一套运动机构、2个平行光管、一个下位机控制模块、可控光源组件和PC机构成。测试系统通过计算机的人机界面预设2个平行光管之间的夹角(每个平行光管与被测设备屏幕法线水平夹角θ相同)、平行光管与设备屏幕的俯仰角φ、光强变化频率与被测设备距离，然后，将预设控制参数通过串口下载到下位机的控制模块。控制模块根据上位机工作指令，产生控制信号，控制运动机构的电机1和电机2(见图1)，使两平行光管夹角运动到预设位置;然后，按照预设光强及脉冲频率控制两套可控光源组件中的可变光阑动作，产生测试所要求的无穷远脉冲光束，并保证光束具有特定的图案效果;计算机接收被测设备输出图像信号，与发送的测试图像信号进行对比，通过计算机软件处理，得到被测设备空间分辨力和时间分辨力。

图1 分辨力测试系统结构