本文關(guān)鍵詞： EMCCD相機(jī) 調(diào)制傳遞函數(shù) 傾斜刀口法 Labview　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：光電系統(tǒng)的成像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)一直是備受關(guān)注的問(wèn)題,尤其是一些微光成像器件的成像性能評(píng)價(jià)對(duì)其相應(yīng)的生產(chǎn)研發(fā)起到關(guān)鍵的指導(dǎo)性作用。微光成像器件中,由于EMCCD在性能上具有小型化、全固態(tài)器件不易損壞、光電轉(zhuǎn)換效率高、被動(dòng)式成像不易被發(fā)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),使得EMCCD應(yīng)用在夜間作戰(zhàn)、偵察指揮、精確制導(dǎo)、光電對(duì)抗等軍事應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。本文采用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來(lái)評(píng)價(jià)EMCCD相機(jī)整體的光學(xué)成像質(zhì)量,EMCCD的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)不僅給器件制造者提出技術(shù)要求,還為EMCCD相機(jī)的設(shè)計(jì)和使用者提供了重要的參數(shù)。因此,本文對(duì)EMCCD相機(jī)的光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)及其測(cè)定方法在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:本文針對(duì)EMCCD的高斯噪聲分布特性,研究了傾斜刀口法測(cè)量離散采樣器件的調(diào)制傳遞函數(shù)的理論,在確立了 EMCCD成像性能測(cè)試方法之后,搭建了適用于電子倍增CCD的成像性能參數(shù)測(cè)試的軟硬件系統(tǒng)。使用正態(tài)分布模擬系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)對(duì)本測(cè)試系統(tǒng)軟件算法做了仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)比已知PSF對(duì)應(yīng)的真實(shí)MTF與本軟件方法測(cè)得的MTF,驗(yàn)證了測(cè)試系統(tǒng)軟件算法在噪聲不大(噪聲方差在0.015內(nèi))的情況下,所測(cè)結(jié)果MTF平均偏差在0.5%內(nèi)。對(duì)本測(cè)試系統(tǒng)做了實(shí)際驗(yàn)證對(duì)比實(shí)驗(yàn),通過(guò)比較同一 EMCCD相機(jī)在本測(cè)試系統(tǒng)和CI公司測(cè)試系統(tǒng)上的測(cè)試結(jié)果,MTF測(cè)量誤差在2%范圍內(nèi),表明本測(cè)試系統(tǒng)能滿足電子倍增CCD成像性能參數(shù)的測(cè)試,測(cè)試結(jié)果能夠真實(shí)反應(yīng)EMCCD相機(jī)的MTF參數(shù),并且可靠性高。使用本測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了 EMCCD倍增增益對(duì)MTF測(cè)量的影響,得出在EMCCD工作的線性范圍內(nèi),電荷倍增過(guò)程略微降低了 EMCCD的MTF;使用本系統(tǒng)研究了刀口傾斜角度對(duì)EMCCD相機(jī)和PointGrey相機(jī)MTF的影響,表明了控制刀口傾斜角度在10度左右,能夠精確的代表該相機(jī)的真實(shí)MTF值;使用本系統(tǒng)研究了不同光譜波段對(duì)PointGrey相機(jī)MTF測(cè)量結(jié)果的影響,表明了所測(cè)EMCCD相機(jī)對(duì)全波段的成像性能優(yōu)于單一波段的成像性能,單一波段的成像性能中長(zhǎng)波段成像性能優(yōu)于短波段成像性能;使用本系統(tǒng)分別對(duì)三種不同的CCD相機(jī)在不同光照條件下的MTF測(cè)試結(jié)果并對(duì)比得出了三種相機(jī)在不同光照環(huán)境下成像性能的優(yōu)劣。為實(shí)現(xiàn)EMCCD成像性能測(cè)試的高效性,使整個(gè)測(cè)試以及算法計(jì)算過(guò)程更加自動(dòng)化,本系統(tǒng)采用了 Labview軟件實(shí)現(xiàn)算法流程處理過(guò)程以及測(cè)試結(jié)果顯示,使整個(gè)測(cè)量過(guò)程更加便捷。
[Abstract]:The objective evaluation of the imaging quality of optoelectronic systems has been a subject of great concern. In particular, the evaluation of the imaging performance of some LLL imaging devices plays a key guiding role in the production and development of LLL imaging devices, because of the miniaturization of the performance of LLL imaging devices. The advantages of all-solid-state devices, high photoelectric conversion efficiency and passive imaging are not easy to be found, which makes EMCCD used in night operations, reconnaissance and command, precision guidance. In this paper, the modulation transfer function (MTF) is used to evaluate the overall optical imaging quality of EMCCD camera. The optical modulation transfer function of EMCCD not only puts forward technical requirements for device makers, but also provides important parameters for the design and users of EMCCD cameras. In this paper, the optical modulation transfer function of EMCCD camera and its measurement methods are studied in the following aspects: this paper aims at the noise distribution characteristics of Gao Si in EMCCD. The theory of measuring the modulation transfer function of discrete sampling devices by slanting knife edge method is studied. After the EMCCD imaging performance testing method is established. A software and hardware system for testing the imaging performance parameters of the electron multiplication CCD is built. The software algorithm of the test system is simulated by using the point diffusion function of the normal distribution simulation system. By comparing the real MTF corresponding to the known PSF and the MTF measured by the software method, it is verified that the software algorithm of the test system has little noise (the variance of the noise is within 0.015). The average deviation of MTF is within 0.5%. By comparing the test results of the same EMCCD camera in this test system and CI company test system, the measurement error of the same EMCCD camera is in the range of 2%. The results show that the system can meet the performance parameters of electron multiplication CCD imaging, and the test results can truly reflect the MTF parameters of EMCCD camera. And the reliability is high. The effect of EMCCD multiplier gain on MTF measurement is tested with this test system, and the linear range of EMCCD operation is obtained. The charge doubling process slightly reduced the MTF of EMCCD. By using this system, the influence of knife edge tilt angle on EMCCD camera and PointGrey camera MTF is studied, which shows that the angle of controlling edge tilt is about 10 degrees. The true MTF value of the camera can be accurately represented; The influence of different spectral bands on the MTF measurement results of PointGrey camera is studied in this paper. The results show that the imaging performance of the EMCCD camera is better than that of the single band. The imaging performance of single band is better than that of short band. The MTF test results of three different CCD cameras under different illumination conditions were tested by this system, and the advantages and disadvantages of the three kinds of cameras under different illumination conditions were compared. Efficiency of performance testing. The whole test and algorithm calculation process is more automatic. The Labview software is used to realize the algorithm process and the test results show that the whole measurement process is more convenient.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN386.5

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本文編號(hào)：1441906