专利名称：变距动态目标模拟系统及其使用方法
技术领域：
本发明属于光学成像分辨率检测领域，涉及一种变距动态目标模拟系统及其使用方法，其是一种可以提供变化的照相距离的光学动态目标来实现对航空相机动态分辨率检测的系统及其检测方法。
背景技术：
对航空相机的动态分辨率检测，在过去通常是采用外场航空校飞的办法，在飞机上用航空相机拍摄地面靶标图像检测航空相机的动态分辨率，这种方法成本高、周期长。于是在室内对航空相机进行实验室动态分辨率检测就成为了一种趋势。根据航空相机的工作特点，需要检测的成像指标及成像条件包括，运动目标、不同照相距离的目标、不同温度及气压条件下的成像工作指标等。目前可以查到的 可产生运动目标的动态目标设备有两种，一种是周兴义等的专利“动态目标发生器”(ZL200820071670. 2)及何煦等的文章“(XD相机动态传递函数核心测试设备的设计”(光学技术，2010Vol. 36, No. 3)中采用的转鼓式动态目标发生器；一种是安志勇等的专利“航空相机动态分辨率检测系统”(申请号200810050576. 3)中采用的分辨率尺式动态目标发生器。周兴义及何煦等采用的转鼓式动态目标发生器，将国标的分辨率板图案刻在圆柱形转鼓的圆柱面上，利用转鼓转动运动产生动态目标；安志勇等采用的分辨率尺式动态目标发生器，将国标的分辨率板图案刻在分辨率尺的平面上，利用分辨率尺的直线运动产生动态目标。这两种动态目标发生器在使用时，都是将动态目标发生器的分辨率板图案标定在平行光管的焦面上，分辨率板图案沿垂直于平行光管光轴的方向移动，从而模拟出无限远处的动态目标。但是，目前的这两种动态目标模拟设备都只能模拟出无限远距离的动态目标，若想模拟出距离可变的动态目标，则需移动平行光管或动态目标模拟器，这样做有诸多缺点，一是不方便操作，二是移动后需要重新调整二者的配准关系，三是调整后平行光管与目标分辨率板图案之间距离不能精确测量，所以给不出动态目标的实际距离。
发明内容
为了解决现有技术只能模拟无限远的动态目标且不能给出动态目标的实际距离的问题，本发明提供一种变距动态目标模拟系统及其使用方法，其可以提供变化照相距离的光学动态目标来实现对航空相机动态分辨率的检测，且距离可以精确给出。本发明解决技术问题所采取的技术方案如下—种方案是米用转鼓式动态目标发生器的系统方案变距动态目标模拟系统包括光源组件、分辨率转鼓、平行光管、直线位移装置、光栅尺和转鼓转动轴系；分辨率转鼓的中心位于平行光管光轴的延长线上，平行光管光轴垂直于分辨率转鼓的切线方向，在光轴方向上，分辨率转鼓的条纹刻划面与平行光管的焦面重合；光源组件发出的光照射在分辨率转鼓上，转鼓转动轴系带动分辨率转鼓旋转，产生动态目标；分辨率转鼓及转鼓转动轴系安装在直线位移装置的台面上，并可随直线位移装置沿平行光管的光轴方向进行直线运动，其直线运动位移距离由光栅尺测量，根据光栅尺测量的位移值计算出模拟的动态目标的照相距离。上述变距动态目标模拟系统的使用方法，包括如下步骤I)将航空相机与平行光管的光轴重合，将分辨率转鼓的中心调整在航空相机与平行光管共同光轴的延长线上，调整直线位移装置，将分辨率转鼓的分辨率图案刻划面调整在平行光管的焦面上，将线位移数显箱的数值置零，模拟出无限远目标；2)控制系统驱动转鼓转动轴系带动分辨率转鼓旋转,产生动态目标,控制航空相机对目标成像，对无限远动态目标进行分辨率检测；3)调整直线位移装置，使分辨率转鼓向平行光管一侧移动距离1，根据公式H=f\胃/1，计算出此时模拟的目标距离H，其中为平行光管的焦距；
4)控制航空相机对目标成像，对距离为H的动态目标进行动态分辨率检测；5)重复步骤3)和步骤4)，调整多组距离I值，得到不同的照相距离H，获得航空相机在不同照相距离情况下，对动态分辨率板目标所成的图像，经检测人员判定相机在不同照相距离条件下动态目标分辨率检测结果。另一种方案是采用分辨率尺式动态目标发生器的系统方案变距动态目标模拟系统包括光源组件、分辨率尺、平行光管、直线位移装置、光栅尺和分辨率尺平移机构；分辨率尺的刻划平面垂直于平行光管光轴，分辨率尺的条纹刻划面与平行光管的焦面重合；光源组件发出的光照射在分辨率尺上，分辨率尺平移机构带动分辨率尺沿垂直于平行光管的光轴方向进行直线运动，产生动态目标；分辨率尺及分辨率尺平移机构安装在直线位移装置的台面上，并可随直线位移装置沿平行光管的光轴方向进行直线运动，其直线运动位移距离由光栅尺测量，根据光栅尺测量的位移值计算出所模拟的动态目标的照相距离。上述变距动态目标模拟系统的使用方法，包括如下步骤I)将航空相机与平行光管的光轴重合，将分辨率尺的条纹刻划面垂直于平行光管的光轴，调整直线位移装置，将分辨率尺的条纹刻划面调整在平行光管的焦面上，将线位移数显箱的数值置零，模拟出无限远目标；2)控制系统驱动分辨率尺平移机构带动分辨率尺沿垂直于平行光管的光轴方向进行直线运动，产生动态目标，控制航空相机对目标成像，对无限远动态目标进行分辨率检测；3 )调整直线位移装置，使分辨率尺向平行光管一侧移动距离I，根据公式H=f2 /1，计算出此时模拟的目标距离H，其中为平行光管的焦距；4)控制航空相机对目标成像，对距离为H的动态目标进行动态分辨率检测；5)重复步骤3)和步骤4)，调整多组距离I值，得到不同的照相距离H，获得航空相机在不同照相距离情况下，对动态分辨率板目标所成的图像，经检测人员判定相机在不同照相距离条件下动态目标分辨率检测结果。本发明的有益效果是利用直线位移装置将简单的直线移动动态目标与平行光管相结合组成一套可以产生不同照相距离的动态目标的模拟系统，可对航空相机不同照相高度条件下的不同运动速度的动态目标的成像能力指标进行检测，直线位移装置在标定零位时，可以模拟出无限远的动态目标，调整直线位移装置，则能改变动态目标的照相距离，照相距离由光栅尺精确测量直线位移装置的移动量后计算给出。
图I是采用分辨率转鼓提供运动目标的变距动态目标模拟系统结构示意图；图2是采用分辨率尺提供运动目标的变距动态目标模拟系统结构示意图。图3是采用分辨率转鼓的变距动态目标模拟系统检测航空相机动态分辨率的仪器布局示意图；图4是图3的俯视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。 如图I所示，本发明的变距动态目标模拟系统包括光源组件I、分辨率转鼓2、平行光管3、直线位移装置4、光栅尺5和转鼓转动轴系6 ;光源组件I使分辨率转鼓2得到均匀的照明，分辨率转鼓2上刻有国家标准的分辨率板，根据使用情况不同，可以选择国标不同板号的分辨率板条纹图案AfA7 ;分辨率转鼓2的中心位于平行光管3光轴的延长线上，平行光管3的光轴垂直于分辨率转鼓2的切线方向，在光轴方向上，分辨率转鼓2的条纹刻划面与平行光管3的焦面重合；光源组件I发出的光照射在分辨率转鼓2上，转鼓转动轴系6带动分辨率转鼓2旋转，产生动态目标；分辨率转鼓2及转鼓转动轴系6安装在直线位移装置4的台面上，利用直线位移装置4调整分辨率转鼓2相对于平行光管3焦面的位置，并通过光栅尺5将位置移动量进行精确测量，计算出动态目标模拟的照相距离，模拟航空相机在一定飞行高度下的地面动态目标。如图2所示，本发明的变距动态目标模拟系统包括光源组件I、分辨率尺7、平行光管3、直线位移装置4、光栅尺5和分辨率尺平移机构8 ;光源组件I使分辨率尺7得到均匀的照明，分辨率尺7上刻有国家标准的分辨率板，根据使用情况不同，可以选择国标不同板号的分辨率板条纹图案，也可以刻划多种板号的分辨率条纹图案；分辨率尺7的刻划平面垂直于平行光管3光轴，分辨率尺7的条纹刻划面与平行光管3的焦面重合；光源组件I发出的光照射在分辨率尺7上，分辨率尺平移机构8带动分辨率尺7沿垂直于平行光管3的光轴方向进行直线运动，产生动态目标，动态目标经平行光管3形成无限远动态目标；分辨率尺7及分辨率尺平移机构8安装在直线位移装置4的台面上，利用直线位移装置4调整分辨率尺7相对于平行光管3焦面的位置，并通过光栅尺5将位置移动量进行精确测量，计算出动态目标模拟的照相距离，模拟航空相机在一定飞行高度下的地面动态目标。如图3和图4所示，平行光管3与相机10的光轴重合，平行光管3的光轴垂直于分辨率转鼓2的切线方向。分辨率转鼓2随转鼓转动轴系6以设定的速度旋转，分辨率转鼓2及转鼓转动轴系6安装在直线位移装置4的台面上，它们可以随直线位移装置4沿平行光管3的光轴方向进行直线运动，其直线运动的位移距离由光栅尺5测量，由线位移数显箱9显示，根据光栅尺5测量的位移值计算出模拟的动态目标的照相距离。控制相机10照相工作，对特定照相距离的动态目标成像，进行成像分辨率指标检测。采用本发明的分辨率转鼓式变距动态目标模拟系统对航空相机不同照相距离动态目标成像分辨率指标的检测方法如下
I)将航空相机10与平行光管3的光轴重合，将分辨率转鼓2的中心调整在航空相机10与平行光管3共同光轴的延长线上，调整直线位移装置4，将分辨率转鼓2的分辨率图案刻划面调整在平行光管3的焦面上，将线位移数显箱9的数值置零，此时，模拟出的目标是无限远目标；2)控制系统驱动转鼓转动轴系6带动分辨率转鼓2旋转，产生动态目标，控制航空相机10对目标成像，对无限远动态目标进行分辨率检测；3)调整直线位移装置4，使目标分辨率转鼓2向平行光管3 —侧移动距离1，根据公式H=f2 — /1，计算出此时模拟的目标距离H，其中为平行光管3的焦距；4)控制航空相机10对目标成像，对距离为H的动态目标进行动态分辨率检测；5)以此类推，调整多组距离I值，可以得到不同的照相距离H，即可获得航空相机在不同照相距离情况下，对动态分辨率板目标所成的图像，经检测人员判定相机在不同照 相距离条件下动态目标分辨率检测结果。此外，改变分辨率转鼓2的转动速度或者改变分辨率尺7的移动速度，与不同的照相距离的设置相结合，就可以对航空相机在不同照相距离条件下的不同运动速度的动态目标的成像分辨率指标进行检测。
权利要求
1.变距动态目标模拟系统，其特征在于，该系统包括光源组件(I)、分辨率转鼓(2)、平行光管(3)、直线位移装置(4)、光栅尺(5)和转鼓转动轴系(6);分辨率转鼓(2)的中心位于平行光管(3)光轴的延长线上，平行光管(3)光轴垂直分辨率转鼓(2)的切线方向，在光轴方向上，分辨率转鼓(2)的条纹刻划面与平行光管(3)的焦面重合；光源组件(I)发出的光照射在分辨率转鼓(2)上，转鼓转动轴系(6)带动分辨率转鼓(2)旋转，产生动态目标；分辨率转鼓(2 )及转鼓转动轴系(6 )安装在直线位移装置(4 )的台面上，并可随直线位移装置(4)沿平行光管(3)的光轴方向进行直线运动，其直线运动位移距离由光栅尺(5)测量，根据光栅尺(5)测量的位移值计算出所模拟的动态目标的照相距离。
2.如权利要求I所述变距动态目标模拟系统的使用方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 1)将航空相机(10)与平行光管(3)的光轴重合，将分辨率转鼓(2)的中心调整在航空相机(10)与平行光管(3)共同光轴的延长线上，调整直线位移装置(4)，将分辨率转鼓(2)的分辨率图案刻划面调整在平行光管(3)的焦面上，将线位移数显箱(9)的数值置零，模拟出无限远目标； 2)控制系统驱动转鼓转动轴系(6)带动分辨率转鼓(2)旋转，产生动态目标，控制航空相机(10)对目标成像，对无限远动态目标进行分辨率检测； 3)调整直线位移装置(4)，使分辨率转鼓(2)向平行光管(3)—侧移动距离1，根据公式H=f2M/l，计算出此时模拟的目标距离H，其中为平行光管(3)的焦距； 4)控制航空相机(10)对目标成像，对距离为H的动态目标进行动态分辨率检测； 5)重复步骤3)和步骤4)，调整多组距离I值，得到不同的照相距离H，获得航空相机在不同照相距离情况下，对动态分辨率板目标所成的图像，经检测人员判定相机在不同照相距离条件下动态目标分辨率检测结果。
3.变距动态目标模拟系统，其特征在于，该系统包括光源组件(I)、分辨率尺(7)、平行光管(3)、直线位移装置(4)、光栅尺(5)和分辨率尺平移机构(8);分辨率尺(7)的亥Ij划平面垂直于平行光管(3)光轴，分辨率尺(7)的条纹刻划面与平行光管(3)的焦面重合；光源组件(I)发出的光照射在分辨率尺(7)上，分辨率尺平移机构(8)带动分辨率尺(7)沿垂直于平行光管(3 )的光轴方向进行直线运动，产生动态目标；分辨率尺(7 )及分辨率尺平移机构(8)安装在直线位移装置(4)的台面上，并可随直线位移装置(4)沿平行光管(3)的光轴方向进行直线运动，其直线运动位移距离由光栅尺(5)测量，根据光栅尺(5)测量的位移值计算出所模拟的动态目标的照相距离。
4.如权利要求3所述变距动态目标模拟系统的使用方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 1)将航空相机(10)与平行光管(3)的光轴重合，将分辨率尺(7)的条纹刻划面垂直于平行光管(3)的光轴，调整直线位移装置(4)，将分辨率尺(7)的条纹刻划面调整在平行光管(3)的焦面上，将线位移数显箱(9)的数值置零，模拟出无限远目标； 2)控制系统驱动分辨率尺平移机构(8)带动分辨率尺(7)沿垂直于平行光管(3)的光轴方向进行直线运动，产生动态目标，控制航空相机(10)对目标成像，对无限远动态目标进行分辨率检测； 3)调整直线位移装置(4)，使分辨率尺(7)向平行光管(3)—侧移动距离1，根据公式H=f2M/l，计算出此时模拟的目标距离H，其中为平行光管(3)的焦距； 4)控制航空相机(10)对目标成像，对距离为H的动态目标进行动态分辨率检测； 5)重复步骤3)和步骤4)，调整多组距离I值，得到不同的照相距离H，获得航空相机在不同照相距离情况下，对动态分辨率板目标所成的图像，经检测人员判定相机在不同照相距离条件下动态目标分辨率检测结果。
全文摘要
本发明变距动态目标模拟系统及其使用方法属于光学成像分辨率检测领域，该系统包括光源、分辨率转鼓、平行光管、直线位移装置、光栅尺和转鼓转动轴系，光源发出的光照射在分辨率转鼓上，转鼓转动轴系带动分辨率转鼓旋转，产生动态目标，利用直线位移装置调整分辨率转鼓相对于平行光管焦面的位置，并通过光栅尺将位置移动量进行精确测量，计算出动态目标模拟的照相距离，模拟航空相机在一定飞行高度下的地面动态目标。本发明利用直线位移装置将简单的直线移动动态目标与平行光管相结合组成一套可以产生不同照相距离的动态目标的模拟系统，可以对航空相机不同照相距离条件下的不同运动速度的动态目标的成像能力指标进行检测。
文档编号G01M11/02GK102853998SQ20121031252
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者田海英, 董斌, 聂品, 史磊, 张景国, 张健 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所