專利名稱：用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及屬于光機(jī)電一體化的高性能、智能化儀器儀表和虛擬儀器 和通用測(cè)試平臺(tái)；是采用多機(jī)上的通用標(biāo)準(zhǔn)ISO 12233:2000、 ISO 15795:2002 等，針對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行檢驗(yàn)、試驗(yàn)用的通用測(cè)試儀器構(gòu)造裝置， 可以測(cè)鏡頭，也可以測(cè)數(shù)碼相機(jī)整個(gè)系統(tǒng)。
技術(shù)背景可見(jiàn)光圖像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于民用、工業(yè)、地質(zhì)和軍事等各個(gè)領(lǐng)域；在這 些領(lǐng)域中，都不同程度地希望得到高質(zhì)量的圖像；傳統(tǒng)的解決方案中，高質(zhì)量 的圖像往往要求光學(xué)系統(tǒng)的透鏡高檔化，組裝、調(diào)試的復(fù)雜化，體積和重量也 都大得多；同時(shí)也導(dǎo)致高成本、高價(jià)格；目前，美國(guó)和德國(guó)已經(jīng)嘗試將液晶(LCD)作為光調(diào)制器件；本實(shí)用新型采用 形狀尺寸在1英寸以下的微像元高清晰液晶代替分劃板，由計(jì)算機(jī)生成標(biāo)靶圖 形，可以滿足高速、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)等更加復(fù)雜的光學(xué)調(diào)制需求；微型液晶的選用 使光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的總成本得以降低；這種設(shè)計(jì)可以模擬 無(wú)限遠(yuǎn)處的圖像；當(dāng)今光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造具有光機(jī)電一體化的典型特征，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域， 國(guó)內(nèi)的研發(fā)與應(yīng)用水平較發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大的差距；與國(guó)外測(cè)量技術(shù)相比，國(guó) 內(nèi)傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)試方法存在著效率低、可重復(fù)性差、對(duì)測(cè)量人員要求高等缺點(diǎn)； 傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)測(cè)試方法的光電化、數(shù)字化、智能化研究勢(shì)在必行，這對(duì)于加快 光學(xué)參數(shù)測(cè)量的發(fā)展、降低對(duì)測(cè)試人員的工作強(qiáng)度、提高光學(xué)參數(shù)測(cè)量方法的 準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性有較大的實(shí)用價(jià)值；光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量是系統(tǒng)研究的前提，也是系統(tǒng)校正的開端；信息技術(shù)的發(fā)展 使圖像信息直接與人們的生活息息相關(guān)，電子攝像技術(shù)走入了千家萬(wàn)戶；對(duì)被 測(cè)系統(tǒng)的圖像進(jìn)行校正處理，尤其是一些大視角鏡頭的畸變恢復(fù)，對(duì)于一些安 全監(jiān)控系統(tǒng)的圖像恢復(fù)更具價(jià)值；但是這些都不是光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的工作對(duì)象， 本實(shí)用新型將這類數(shù)字圖像處理功能納入進(jìn)來(lái)，屬于應(yīng)用創(chuàng)新；現(xiàn)在市場(chǎng)上也有國(guó)外的儀器可以測(cè)得數(shù)碼相機(jī)或手機(jī)照相機(jī)的鏡頭質(zhì)量 (只檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng))，尚未看到針對(duì)整個(gè)相機(jī)的檢測(cè)；通常，消費(fèi)者是通過(guò)眼 睛觀察來(lái)判斷數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量，缺少科學(xué)的檢測(cè)概念和方法；本實(shí)用新型 作為通用的測(cè)試儀器，可以測(cè)鏡頭、也可以撿測(cè)整個(gè)系統(tǒng)；如果可能，還應(yīng)該 配合國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)相配套的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；光學(xué)系統(tǒng)研究涉及光、機(jī)、電、數(shù)學(xué)的多種學(xué)科領(lǐng)域，圖像處理是其關(guān)鍵 的內(nèi)容之一；該平臺(tái)在提供常用的測(cè)試參數(shù)的基礎(chǔ)上，還能夠提供數(shù)字處理的 常用算法，使研發(fā)人員能夠方便地進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和分析；這對(duì)于大學(xué)和科研 院所是非常需要的。 發(fā)明內(nèi)容1、本實(shí)用新型是針對(duì)消費(fèi)者是通過(guò)眼睛觀察來(lái)判斷數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量，缺少 科學(xué)的檢測(cè)概念和方法；在光學(xué)系統(tǒng)的測(cè)量中，經(jīng)常需要完成儀器的調(diào)焦、對(duì) 準(zhǔn)、對(duì)焦等工作，五軸自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)和CCD采樣技術(shù)已經(jīng)用于光學(xué)測(cè)量，由于 被測(cè)系統(tǒng)必須與測(cè)試系統(tǒng)的光軸相-j致，靠手工調(diào)節(jié)非常繁瑣、重復(fù)性差，對(duì) 測(cè)試人員的要求高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；現(xiàn)在市場(chǎng)上也有國(guó)外的儀器可以測(cè)得數(shù)碼相機(jī) 或手機(jī)照相機(jī)的鏡頭質(zhì)量(只檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng))，尚未看到針對(duì)整個(gè)相機(jī)的檢測(cè) 系統(tǒng)。2、本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所釆取的技術(shù)方案是采用形狀尺寸在l英 寸以下的微像元高清晰液晶代替分劃板，由計(jì)算機(jī)生成標(biāo)耙圖形，替代傳統(tǒng)光 學(xué)測(cè)量中使用各種光學(xué)玻璃分劃板的辦法，可以滿足高速、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)等更加 復(fù)雜的光學(xué)調(diào)制需求；微型液晶的選用使光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，系統(tǒng) 的總成本得以降低；這種設(shè)計(jì)可以模擬無(wú)限遠(yuǎn)處的圖像；分辨率測(cè)量構(gòu)造-用調(diào) 制傳遞函數(shù)MTF評(píng)價(jià)被測(cè)物體的成像；以往的MTF測(cè)量都需要用到光柵、狹縫、 刀口掃描元件，由于掃描與信號(hào)處理耗時(shí),帶來(lái)對(duì)測(cè)量機(jī)構(gòu)與環(huán)境條件一系列苛 刻的要求，測(cè)量效率低；近年來(lái)出現(xiàn)采用CCD面陣光電傳感器快速采集視頻圖像 信號(hào)計(jì)算出調(diào)制傳遞函數(shù)的新構(gòu)造，即視頻調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量技術(shù)用LCD圖 形發(fā)生器產(chǎn)生一亮狹縫，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像于CCD靶面上，采集該被測(cè)系統(tǒng)線擴(kuò) 展函數(shù)的圖像信號(hào)，經(jīng)快速傅里葉變換數(shù)值處理，即得該系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù) 值；為了減少圖像隨機(jī)噪聲以及LCD像元尺寸大小不均因素的影響，可采用幀間平均和行間平均軟件算法；色彩測(cè)量構(gòu)造-標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)試色彩標(biāo)板，用Photoshop讀出相機(jī)數(shù)據(jù)與標(biāo) 準(zhǔn)之比較，計(jì)算出色差；焦距測(cè)量構(gòu)造-采用放大率法測(cè)量；放大率測(cè)量構(gòu)造 采用倍率計(jì)法測(cè)量；畸變測(cè)量構(gòu)造-按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算像的畸變。為了測(cè)量數(shù)碼相機(jī)， 因此，系統(tǒng)考慮了構(gòu)造仿真多種外界環(huán)境；在同一種環(huán)境下，調(diào)整相機(jī)的設(shè)置 構(gòu)造是，進(jìn)行多次測(cè)量-焦距、光圈、ISO;外界環(huán)境控制亮度；相機(jī)參數(shù)選 擇焦距，先只考慮焦距改變的情況下，當(dāng)外界環(huán)境種類，與相機(jī)參數(shù)增加的 時(shí)候，測(cè)試點(diǎn)的個(gè)數(shù)就以乘方的速度增加。外相連接主控計(jì)算機(jī)采用通過(guò)VGA 視頻接口將測(cè)試圖像傳送到顯示模塊便利的形狀；相機(jī)構(gòu)造通過(guò)AV線將實(shí)時(shí)的 信息送給圖像實(shí)時(shí)顯示模塊；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線控制相機(jī)拍照；主控計(jì)算 機(jī)通過(guò)機(jī)電控制箱驅(qū)動(dòng)、控制調(diào)整臺(tái)合理的布局；3.5寸左右的嵌入式液晶監(jiān)視 器支持RCA或BNCAV視頻信號(hào)，用于實(shí)時(shí)顯示數(shù)碼相機(jī)的AV視頻信號(hào)，形狀便于相機(jī)裝卡；也可以采用手持液晶監(jiān)視器改裝；形狀尺寸3寸左右；分辨率400線左右。本測(cè)試系統(tǒng)是一種針對(duì)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的自動(dòng)化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)系 統(tǒng)；測(cè)試技術(shù)方案針對(duì)不同被測(cè)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像，測(cè)試 圖像由被測(cè)數(shù)碼相機(jī)采集后生成圖像文件，通過(guò)對(duì)圖像的分析推算出被測(cè)數(shù)碼 相機(jī)系統(tǒng)得整機(jī)性能參數(shù)；總體結(jié)構(gòu)硬件部分構(gòu)造包括測(cè)試圖像顯示模塊，機(jī)電轉(zhuǎn)臺(tái)，機(jī)箱；軟件 部分包括測(cè)試圖生成，機(jī)電控制，圖像處理，相機(jī)控制，測(cè)試報(bào)告生成，人 機(jī)界面等部分；關(guān)鍵技術(shù)一機(jī)電擴(kuò)展箱的構(gòu)造選用機(jī)電控制部分的驅(qū)動(dòng)方式、 控制接口；機(jī)電調(diào)整臺(tái)在保證精度的前提下，節(jié)省費(fèi)用；測(cè)試箱體顏色和形 狀內(nèi)部黑色噴塑，消除雜光；箱體封閉，不透光；箱體內(nèi)部阻擋光路；不會(huì) 在機(jī)電移動(dòng)不刮蹭電纜，走線靈活；箱體構(gòu)造做了兩個(gè)開口，形狀便于相機(jī)裝 卡；相機(jī)快門控制構(gòu)造在使用數(shù)據(jù)線不能控制相機(jī)拍照的情況下，設(shè)計(jì)了一 種可以普遍使用的機(jī)電式快門觸發(fā)裝置。平臺(tái)性構(gòu)造主要實(shí)現(xiàn)了技術(shù)參數(shù)焦距-300至+300精度0.50%;放大率精度: 0.33%;極限分辨率36um，對(duì)應(yīng)300毫米平行光管角間距40'', 600毫米平行光管角間距20，'；畸變0.50%; MTF: 0.02;中心偏0.50%;面光源均勻性大于90%;光學(xué)部分構(gòu)造平行光管；焦距300mm;相對(duì)孔徑1/6;視場(chǎng)4度； 機(jī)械部分構(gòu)造多維步進(jìn)電機(jī)控制；行程50mm至200mm;分辨率2,5"轉(zhuǎn)臺(tái)0.005° ;最大速度15咖/sec轉(zhuǎn)臺(tái)10° /sec;重復(fù)定位精度小于6ii轉(zhuǎn)臺(tái)小于0.02°電路部分構(gòu)造微像元液晶顯示分辨率1024*768;對(duì)比度400: 1;刷新率60hz;圖像輸出格式VESAXGA;圖像數(shù)據(jù)傳輸usb2.0;工作電壓15V5V。目前，國(guó)際上美國(guó)、德國(guó)已經(jīng)嘗試將液晶(LCD)作為光調(diào)制器件；我們的技術(shù)產(chǎn)品從某種程度上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白， 虛擬儀器技術(shù)發(fā)展迅速，因?yàn)樗趦x器的功能組成、增加和改變上具有很 大靈活性，技術(shù)性能的提高也能在原來(lái)的基礎(chǔ)上逐步升級(jí)，總體上也非常具有經(jīng)濟(jì)性；實(shí)際上，它可以取代測(cè)量技術(shù)傳統(tǒng)領(lǐng)域的各類儀器。 3、本實(shí)用新型的有益效果是，在完成檢測(cè)分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)提取的 被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的特性參數(shù)，通過(guò)數(shù)字處理方法校正原先所得的圖像，生成"新" 的恢復(fù)圖像，大幅度提高圖像質(zhì)量；本實(shí)用新型的另一個(gè)有益效果是完全采用結(jié)構(gòu)化、模塊化設(shè)計(jì)，各部分具有 很強(qiáng)的可重用性；使基于該平臺(tái)的創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)非常容易；對(duì)于客戶的二次 開發(fā)、保護(hù)原有投資均提供了結(jié)構(gòu)上的便利；有能力的用戶可以根據(jù)自己的需 要，增加軟件和硬件，改變和擴(kuò)展功能，成為服務(wù)于個(gè)性化需求的系統(tǒng)平臺(tái)， 這在傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器是難以做到的；進(jìn)行應(yīng)用接口設(shè)計(jì)，加強(qiáng)系統(tǒng)以及系統(tǒng)各個(gè)部件的接口標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)接口的通 用性、使用的靈活性；對(duì)于個(gè)性化的應(yīng)用需求，用戶可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇 合適的部件組成系統(tǒng)，針對(duì)部件接口提供的功能編寫自己的軟件，方便教學(xué)和 科研的應(yīng)用；本實(shí)用新型采用微型液晶技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)靶的自動(dòng)更換、采用ccd技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖 像的自動(dòng)釆集、采用多維調(diào)節(jié)技術(shù)實(shí)現(xiàn)光軸自動(dòng)調(diào)準(zhǔn)、以及光學(xué)調(diào)制技術(shù)輔助 和虛擬儀器技術(shù)的的綜合，這種創(chuàng)新組合才能較為有效的實(shí)現(xiàn)光學(xué)測(cè)量自動(dòng)化， 達(dá)到簡(jiǎn)化操作、提高精度、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度、提高效率和降低勞動(dòng)程度的目的;特別應(yīng)該說(shuō)明的是，微型液晶技術(shù)采用小于一英寸的微型TFT液晶作為標(biāo)耙產(chǎn)生各種實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)圖形，這種方法簡(jiǎn)化了光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，可以生 成無(wú)限遠(yuǎn)處的標(biāo)靶，同時(shí)縮小了系統(tǒng)體積，降低了系統(tǒng)成本；管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)自動(dòng)記錄測(cè)試的過(guò)程，方便測(cè)試者 回顧測(cè)試軌跡；保存測(cè)試資料，管理備品備件等；在上述需求與解決方法的基礎(chǔ)上，我們采用了虛擬儀器的設(shè)計(jì)思路，采用 USB串行總線技術(shù)，將測(cè)量過(guò)程中的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集以及后續(xù)的數(shù)字處理等 各組成部分利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制起來(lái)，并預(yù)留出擴(kuò)展空間，大幅度提高了自動(dòng) 化程度，構(gòu)造實(shí)用的通用測(cè)試儀器，可望達(dá)到擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高測(cè)試精度、 降低測(cè)試工作勞動(dòng)強(qiáng)度的實(shí)際應(yīng)用效果；本實(shí)用新型作為通用的測(cè)試儀器，可以測(cè)鏡頭、也可以檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)；如 果數(shù)碼相機(jī)的銷售商在銷售時(shí)為客戶做檢驗(yàn)，采用科學(xué)的檢測(cè)方法，將結(jié)束消 費(fèi)者通過(guò)眼睛觀察來(lái)判斷數(shù)碼相機(jī)的成像質(zhì)量的歷史；采用的構(gòu)造設(shè)計(jì)思想一. 控制調(diào)整臺(tái)構(gòu)造與形狀便于一維平移臺(tái)；在改變相機(jī)焦距的狀態(tài)下，保證畫 幅的一致；二維平移臺(tái)控制；在硬件資金允許的情況下，設(shè)置二維平移臺(tái)，保 證在焦距調(diào)節(jié)、 一維平移調(diào)整后，相機(jī)的畫幅中心與顯示模塊中心的重合；構(gòu) 造設(shè)計(jì)思想二.控制顯示測(cè)試圖像構(gòu)造與形狀根據(jù)機(jī)電調(diào)整的需求或數(shù)碼相機(jī) 測(cè)試的需求，便于通過(guò)VGA顯示器顯示測(cè)試圖像；構(gòu)造設(shè)計(jì)思想三.控制拍攝 采集圖像的構(gòu)造與形狀構(gòu)造一數(shù)碼相機(jī)數(shù)據(jù)線，采用各廠商的相機(jī)SDK (例 如canon、 sony);構(gòu)造二機(jī)電控制，觸動(dòng)快門；所有的拍攝完成后，讀取SD 卡中的文件，完成整個(gè)圖像采集過(guò)程；設(shè)計(jì)思想四.圖像分析針對(duì)被測(cè)參數(shù)， 根據(jù)測(cè)試圖像，計(jì)算相機(jī)性能參數(shù)。本實(shí)用新型的基本功能是做光學(xué)測(cè)量，同時(shí)能夠大幅度提高測(cè)量過(guò)程的自 動(dòng)化程度；在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了更廣泛的應(yīng)用空間可以覆蓋數(shù)字圖像處理技 術(shù)的全過(guò)程，在測(cè)量的基礎(chǔ)上可以做研究平臺(tái)、試驗(yàn)平臺(tái)和安裝平臺(tái)；三維旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)構(gòu)造相機(jī)的中軸與測(cè)試圖像顯示模塊中軸平行，測(cè)試圖 像在相機(jī)中水平成像；轉(zhuǎn)動(dòng)角不大15度以上即可，需要有微調(diào)機(jī)構(gòu)；承重5公 斤；結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定；每個(gè)自由度可進(jìn)行最小分度為梯度1/500的角度微調(diào)；--維調(diào)整臺(tái)構(gòu)造為電控臺(tái)，相機(jī)在焦距下，測(cè)試圖像可以充滿相機(jī)視場(chǎng)； 尺寸導(dǎo)軌活動(dòng)長(zhǎng)度1. 5至2. 5m;精度定位精度5mm，導(dǎo)軌平直度梯度1/500;二維調(diào)整臺(tái)構(gòu)造與形狀上下平移調(diào)整，相機(jī)在焦距下調(diào)整對(duì)焦后，相機(jī) 視場(chǎng)中軸與測(cè)試圖像顯示模塊中軸重合；承重滿足要求；尺寸形狀二維活動(dòng) 范圍大于10mm*10mm;精度定位精度2mm，導(dǎo)軌平直度:梯度1/500。
分辨率測(cè)量用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)評(píng)價(jià)被測(cè)物體的成像性能；以往的MTF測(cè) 量都需要用到光柵、狹縫、刀口等掃描元件]，由于掃描與信號(hào)處理耗時(shí),帶來(lái) 對(duì)測(cè)量機(jī)構(gòu)與環(huán)境條件等一系列苛刻的要求，測(cè)量效率低；近年來(lái)出現(xiàn)采用CCD 等面陣光電傳感器快速采集視頻圖像信號(hào)計(jì)算出調(diào)制傳遞函數(shù)的新方法，即視 頻調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量技術(shù)用LCD圖形發(fā)生器產(chǎn)生一亮狹縫，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像 于CCD靶面上，采集該被測(cè)系統(tǒng)線擴(kuò)展函數(shù)的圖像信號(hào)，經(jīng)快速傅里葉變換等 數(shù)值處理，即得該系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)值；為了減少圖像隨機(jī)噪聲以及LCD像 元尺寸大小不均等因素的影響，采用幀間平均和行間平均軟件算法；
色彩測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)試色彩標(biāo)板，用Photoshop讀出相機(jī)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)之 比較，計(jì)算出色差；焦距測(cè)量采用放大率法；放大率測(cè)量采用倍率計(jì)法； 畸變測(cè)量按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算像的畸變；測(cè)試平臺(tái)組成測(cè)試裝置-目標(biāo)發(fā)生器(軟 硬件)，光學(xué)導(dǎo)軌，離軸拋物面鏡(平行光管)，折光鏡，標(biāo)準(zhǔn)鏡，圖像采集工 作臺(tái)；探測(cè)器，信號(hào)處理器；運(yùn)動(dòng)和控制機(jī)構(gòu)；分析軟件-操作測(cè)量軟件和計(jì)算 機(jī)等；應(yīng)用部分-便于用戶應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)研究。

圖1、產(chǎn)品總體硬件構(gòu)造圖 圖2、光機(jī)電測(cè)試平臺(tái)構(gòu)造圖 圖3、測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊圖 圖4、系統(tǒng)工作流程圖
附圖1中各部分為1，主控計(jì)算機(jī)(數(shù)據(jù)處理中心)；2，控制數(shù)據(jù)總線；3， 機(jī)電控制柜；4，測(cè)試數(shù)據(jù)總線；5，測(cè)試圖像板；6， 一維平移臺(tái)(導(dǎo)軌)；7， 前部活動(dòng)機(jī)箱蓋；8，圖像實(shí)時(shí)顯示臺(tái)；9，三維旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)；10， 二維平移臺(tái); 11，后部活動(dòng)機(jī)箱蓋；12，打印輸出設(shè)備；13，數(shù)據(jù)輸出總線；14，圖像顯示 模塊；15，測(cè)試圖像板插槽。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明；在圖1所示第一步、相機(jī)裝卡相機(jī)裝卡負(fù)責(zé)被測(cè)相機(jī)與本測(cè)試系統(tǒng)的連接，連接分兩部 分機(jī)械部分、電路部分；機(jī)械部分被測(cè)相機(jī)與測(cè)試系統(tǒng)使用二維平移臺(tái)10 連接，著重需要考慮保證測(cè)量拍攝時(shí)的角度和穩(wěn)定性；電路部分連接相機(jī)的 測(cè)試數(shù)據(jù)總線4，用于控制相機(jī)拍攝；連接相機(jī)的AV視頻線，便于裝卡時(shí)調(diào)節(jié)相機(jī)光軸。第二步、光軸調(diào)節(jié)使相機(jī)的光軸與圖像顯示模塊14的軸線平行；提高測(cè)量精 度方法自準(zhǔn)直方法；在圖像顯示模塊14與二維平移臺(tái)IO之間插入一塊鏡子， 調(diào)節(jié)相機(jī)與鏡子的夾角，當(dāng)相機(jī)圖像中心正好顯示相機(jī)鏡頭中心時(shí)，兩軸線平 行。第三步、獲取相機(jī)資料獲取相機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)總線4傳輸?shù)綑C(jī)電 控制柜3，由于相機(jī)的特性不同，根據(jù)相機(jī)的參數(shù)制定測(cè)量方案；用手工輸入， 通過(guò)相機(jī)的數(shù)據(jù)接口自動(dòng)獲得；測(cè)試的實(shí)時(shí)圖像顯示在圖像實(shí)時(shí)顯示臺(tái)8的顯 示屏幕上。第四步、制定測(cè)量方案根據(jù)相機(jī)的參數(shù)，在主控計(jì)算機(jī)1中制定(選擇)測(cè) 量參數(shù)與測(cè)量方案。第五步、視場(chǎng)調(diào)節(jié)使相機(jī)在不同焦距的情況下，通過(guò)一維平移臺(tái)(導(dǎo)軌)6、 二維平移臺(tái)10和三維旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)9前后、上下、左右平移相機(jī)，使測(cè)試圖像剛 好充滿相機(jī)畫幅；具體操作方法首先通過(guò)一維平移臺(tái)(導(dǎo)軌)6調(diào)節(jié)相機(jī)焦距， 使其對(duì)焦；之后根據(jù)相機(jī)獲取的圖像調(diào)節(jié)相機(jī)位置。第六步、生成測(cè)試圖像根據(jù)相機(jī)的測(cè)量方案，針對(duì)不同參數(shù)，在主控計(jì)算機(jī)l 內(nèi)部生成測(cè)試圖形。第七步、顯示測(cè)試圖像通過(guò)控制數(shù)據(jù)總線控制圖像顯示模塊14顯示圖像，或 者通知操作人員插入測(cè)試圖像板(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡片)5。第八步、控制相機(jī)拍攝通過(guò)相機(jī)控制數(shù)據(jù)總線2與測(cè)試數(shù)據(jù)總線4，由主控計(jì) 算機(jī)1自動(dòng)控制相機(jī)拍攝；或者通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，針對(duì)沒(méi)有數(shù)據(jù)線控制功能 的相機(jī)，通過(guò)機(jī)電控制柜3進(jìn)行機(jī)電或手動(dòng)控制。第九步、獲取拍攝的數(shù)字圖像通過(guò)控制數(shù)據(jù)總線4與測(cè)試數(shù)據(jù)總線2直接獲得；測(cè)試完畢后，在主控計(jì)算機(jī)1中使用SD卡讀取測(cè)試圖像。第十步、分析圖像根據(jù)測(cè)量方案，針對(duì)不同的參數(shù)的不同的測(cè)試圖像，通過(guò)
主控計(jì)算機(jī)1分析相機(jī)獲取的數(shù)字圖像，得出相機(jī)的性能參數(shù)。
第十一步、輸出測(cè)試報(bào)告根據(jù)多組參數(shù)結(jié)果，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出總線13，由打印
輸出設(shè)備12生成測(cè)試報(bào)告。
外線連接描述主控計(jì)算機(jī)1通過(guò)VGA視頻接口將測(cè)試圖像傳送到顯示模 塊8;相機(jī)通過(guò)AV線將實(shí)時(shí)的信息送給圖像實(shí)時(shí)顯示模塊15;主控計(jì)算機(jī)1通 過(guò)控制數(shù)據(jù)總線2與測(cè)試數(shù)據(jù)總線4控制相機(jī)拍照；主控計(jì)算機(jī)1通過(guò)機(jī)電控
制柜3驅(qū)動(dòng)、控制一維平移臺(tái)6、三維旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺(tái)9與二維平移臺(tái)10。 在圖2所示
儀器部分構(gòu)造一--光電調(diào)制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集器； 機(jī)械部分構(gòu)造一一光具座、光軸調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
計(jì)算機(jī)部分構(gòu)造--—計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件、總線擴(kuò)展箱、標(biāo)準(zhǔn)圖像庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn) 算法、管理系統(tǒng)、電子線路板等；
該平臺(tái)的功能可以從四個(gè)方面來(lái)描述測(cè)試平臺(tái)、分析平臺(tái)、研發(fā)平臺(tái)、 應(yīng)用平臺(tái)
測(cè)試平臺(tái)構(gòu)造提供標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像庫(kù)，標(biāo)靶自動(dòng)生成；五維調(diào)整機(jī)構(gòu)，程 控光軸調(diào)節(jié)；光學(xué)
(1) 測(cè)試平臺(tái)構(gòu)造，MTF測(cè)試、焦距、中心偏、畸變、照度均勻性、對(duì)比度、 信噪比、信息熵、光電轉(zhuǎn)換函數(shù)等；
(2) 分析平臺(tái)構(gòu)造提供標(biāo)準(zhǔn)算法，MTF、 FFT、數(shù)字濾波器、巻積處理和相關(guān) 函數(shù)處理、微積分、峰值和閾值檢隊(duì)波形發(fā)生、噪聲發(fā)生、回歸分析、數(shù)值運(yùn) 算、時(shí)域和頻域分析等；
(3) 研發(fā)平臺(tái)構(gòu)造系統(tǒng)提供用戶開發(fā)接口，用戶可利用測(cè)試結(jié)果自行開發(fā)軟 件；利用該平臺(tái)裝配光學(xué)系統(tǒng)；
(4) 應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)造該系統(tǒng)可以對(duì)手機(jī)照相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行測(cè)評(píng)；可以利用 標(biāo)靶與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，分析光學(xué)系統(tǒng)的畸變特性，產(chǎn)生實(shí)際效果恢復(fù)參數(shù)， 使用戶利用簡(jiǎn)單系統(tǒng)能得出高質(zhì)量圖像；進(jìn)一步，支持光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)商將該系 統(tǒng)參數(shù)嵌入，以取得高畫質(zhì)圖像；
測(cè)試思路可以簡(jiǎn)述為針對(duì)不同被測(cè)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像，測(cè)試圖像由被測(cè)數(shù)碼相機(jī)采集后生成圖像文件，通過(guò)對(duì)圖像的分析推算出被測(cè)
數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)得整機(jī)性能參數(shù)；
在圖3中所示
測(cè)試圖像顯示模塊用于顯示測(cè)試圖像的硬件；
測(cè)試圖像由計(jì)算機(jī)生成或由計(jì)算機(jī)控制顯示出的標(biāo)準(zhǔn)圖形，用于測(cè)量參
數(shù)；
光路測(cè)試圖像顯示模塊與被測(cè)數(shù)碼相機(jī)之間光線經(jīng)過(guò)的空間； 機(jī)電轉(zhuǎn)臺(tái)承載被測(cè)數(shù)碼相機(jī)，使其光軸與測(cè)試圖像顯示模塊中軸心重合， 且在不同焦距的情況下測(cè)試圖像恰好充滿視場(chǎng)；
機(jī)電控制模塊機(jī)電控制器的軟件控制模塊，用于控制轉(zhuǎn)臺(tái)； 圖象文件廣義指，數(shù)碼相機(jī)拍攝生成的數(shù)字圖像；
圖像處理模塊通過(guò)圖象文件與測(cè)試圖像的關(guān)系，測(cè)得被測(cè)系統(tǒng)的特定參
數(shù)；
測(cè)試報(bào)告數(shù)碼相機(jī)整機(jī)多參數(shù)測(cè)試結(jié)果；
相機(jī)控制控制相機(jī)拍攝參數(shù)快門、光圈、曝光、白平衡等；
計(jì)算機(jī)主控計(jì)算機(jī)，用于生成圖像、機(jī)電控制、圖像分析等功能的主控
計(jì)算機(jī)；
在圖4所示
1、 相機(jī)裝卡
相機(jī)裝卡負(fù)責(zé)被測(cè)相機(jī)與本測(cè)試系統(tǒng)的連接，連接分兩部分機(jī)械部分、 電路部分
機(jī)械部分被測(cè)相機(jī)與測(cè)試系統(tǒng)使用相機(jī)云臺(tái)連接，著重需要考慮保證測(cè) 量拍攝時(shí)的角度和穩(wěn)定性；電路部分連接相機(jī)的USB數(shù)據(jù)線，用于控制相機(jī) 拍攝；連接相機(jī)的AV視頻線，便于裝卡時(shí)調(diào)節(jié)相機(jī)光軸；
2、 光軸調(diào)節(jié)
目的使相機(jī)的光軸與測(cè)試圖像顯示模塊的軸線平行； 作用提高測(cè)量精度 方法自準(zhǔn)直方法
具體介紹在顯示模塊與相機(jī)之間插入一塊鏡子，調(diào)節(jié)相機(jī)與鏡子的夾角，當(dāng)相機(jī)圖像中心正好顯示相機(jī)鏡頭中心時(shí)，兩軸線平行；3、 獲取相機(jī)資料 目的獲取相機(jī)參數(shù)；作用由于相機(jī)的特性不同，根據(jù)相機(jī)的參數(shù)制定測(cè)量方案； 方法 (1)手工輸入(2)通過(guò)相機(jī)的數(shù)據(jù)接口自動(dòng)獲得；4、 制定測(cè)量方案根據(jù)相機(jī)的參數(shù)，制定(選擇)測(cè)量參數(shù)與測(cè)量方案；5、 視場(chǎng)調(diào)節(jié)目的使相機(jī)在不同焦距的情況下，通過(guò)前后、上下、左右平移相機(jī)，使 測(cè)試圖像剛好充滿相機(jī)畫幅；方法首先調(diào)節(jié)相機(jī)焦距，使其對(duì)焦；之后根據(jù)相機(jī)獲取的圖像調(diào)節(jié)相機(jī) 位置；6、 生成測(cè)試圖像根據(jù)相機(jī)的測(cè)量方案，針對(duì)不同參數(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成測(cè)試圖形；7、 顯示測(cè)試圖像控制測(cè)試圖像顯示模塊顯示圖像，或者通知操作人員插入標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡片；8、 控制相機(jī)拍攝方法l 通過(guò)相機(jī)數(shù)據(jù)線，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制相機(jī)拍攝； 方法2 通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，針對(duì)沒(méi)有數(shù)據(jù)線控制功能的相機(jī)，進(jìn)行機(jī)電 或手動(dòng)控制；9、 獲取拍攝的數(shù)字圖像方法1 通過(guò)數(shù)據(jù)線直接獲得；方法2測(cè)試完畢后，使用SD卡讀取測(cè)試圖像；10、 分析圖像根據(jù)測(cè)量方案，針對(duì)不同的參數(shù)的不同的測(cè)試圖像，分析相機(jī)獲取的數(shù)字 圖像，得出相機(jī)的性能參數(shù)；11、 輸出測(cè)試報(bào)告 根據(jù)多組參數(shù)結(jié)果，生成測(cè)試報(bào)告。
權(quán)利要求1、一種用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)電轉(zhuǎn)臺(tái)，用于承載被測(cè)數(shù)碼相機(jī)，使其光軸與測(cè)試圖像顯示模塊中軸心重合；測(cè)試圖像顯示模塊，用于顯示測(cè)試圖像；圖像處理模塊，通過(guò)圖像文件與測(cè)試圖像的關(guān)系，測(cè)得待測(cè)系統(tǒng)的特定參數(shù)；主控計(jì)算機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)線控制相機(jī)拍照，獲取拍攝的數(shù)字圖像，分析所獲取的數(shù)字圖像得出相機(jī)的性能參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求1所述用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)包括測(cè)試系統(tǒng)。
3、 如權(quán)利要求2所述用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于，所述測(cè)試系統(tǒng)包括測(cè)試箱體，所述測(cè)試箱體具有兩個(gè)用 于相機(jī)裝卡的開口。
4、 如權(quán)利要求3所述用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于，所述測(cè)試箱體封閉，不透光，內(nèi)部黑色噴塑。
5、 如權(quán)利要求1所述用于檢測(cè)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的檢測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括打印輸出設(shè)備。
專利摘要一種針對(duì)數(shù)碼相機(jī)整機(jī)性能的自動(dòng)化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)?？傮w結(jié)構(gòu)包括測(cè)試圖像顯示模塊，機(jī)電轉(zhuǎn)臺(tái)，機(jī)箱。軟件包括測(cè)試圖生成，機(jī)電控制，圖像處理，相機(jī)控制，測(cè)試報(bào)告生成，人機(jī)界面等部分。本實(shí)用新型屬于光機(jī)電一體化的高性能、智能化儀器儀表和虛擬儀器和通用測(cè)試平臺(tái)。針對(duì)不同被測(cè)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像，測(cè)試圖像由被測(cè)數(shù)碼相機(jī)采集后生成圖像文件，通過(guò)對(duì)圖像的分析推算出被測(cè)數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)得整機(jī)性能參數(shù)。在完成檢測(cè)分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)提取的被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的特性參數(shù)，通過(guò)數(shù)字處理方法校正原先所得的圖像，生成“新”的恢復(fù)圖像，大幅度提高圖像質(zhì)量。作為通用的測(cè)試儀器，可測(cè)鏡頭、也可測(cè)整個(gè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01M11/04GK201173856SQ20072015147
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
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