光电成像系统的分辨率鉴定与测量技术

张斌，李朝晖

（中国飞行试验研究院陕西西安

７１００８９）

摘要：论述了光电成像系统中广泛使用的分辨率指标及分类，对空间分辨率模拟度量法的原理和测量方法进行了论述和分析。通过研究指出用空间分辨率指标来描述成像系统的质量，具有较好的直观性和归一性。由于单一的空间分辨率测量指标还不可能给出总的图像系统的性能，仅仅基于分辨率指标的图像评估不可能同时保证系统灵敏度设计的技术要求。因此，结合模拟度量法研究光电成像系统的分辨率测量法，给出成像分辨率测量准则。

关键词：ＭＴＦ；ＳＲＦ；空问分辨率；ＤＡＳ；ＧＲＤ中图分类号：ＴＰ２９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—３７３Ｘ（２０１０）０１—１７７一０３

０引言

ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄ

ＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ

ＩｍａｇｅＳｙｓｔｅｍ

ＺＨＡＮＧＢｉｎ．ＬＩＺｈａｏｈｕｉ

（ＣｈｉｎｅｓｅＦｌｉｇｈｔＴｅｓｔＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，Ｘｉ７ａｌｌ，７１００８９，Ｃｈｉｎａ）

物理系统中对分辨率指标的使用由来已久，它是确定成像系统性能指标的基本要素，尤其是用分辨率作为

衡量图像质量的指标之一，人们会因此认为具有较高分

辨率的系统具有较好的图像质量［１］。一般情况下，对于类似于系统设计这样的问题确实如此（例如，将两个ＥＭＵＸ系统相比），其ＭＴＦ（调制传递函数）具有相同的函数形式。

分辨率有四类不同内容［２］：时间分辨率（以时间分类事件的能力）；灰度分辨率（由Ａ／Ｄ变换器设计、噪声低限、或监视器性能指标决定）；谱分辨率；空间分辨率。

以３０Ｈｚ帧频的成像系统，它所具有的时间分辨率

为１／３０Ｓ；灰度分辨率是动态测量的范围；谱分辨率简单地说就是该系统的谱带通（如可见光，ＮＩＲ，ＳＷＩＲ，ＭＷＩＲ或ＬＷＩＲ）。分辨率是指能够探测到的目标最小细节的能力；或者说分辨率指的是成像系统注重于不

收稿日期：２００９—１１—３０

基金项目：航空科学基金资助项目（２００９１３３０００１）

同尺寸的物体的对比度的能力。将物体大小的概念量

化最有效的方法是采用空间频率，以单位长度内的周数或线对数表示。本文讨论在工程应用中普遍关注的空间分辨率这一指标。因为对于可见光ＣＣＤ成像与测量、跟踪系统，或者对于机载前视红外侦察系统的发现、分类和识别都与空间分辨率指标有着密切的关系。在工程应用中，用空间分辨率指标来描述成像系统的质量，具有较好的直观性和归一性。

１

空间分辨率、灵敏度与系统的响应关系

成像系统的灵敏度是关于最小可探测的信号，通常

定义为系统输出端的单位信噪比［３］。灵敏度与光学系统的采光特性、探测器响应度和系统噪声有关，但与分辨率无关。由灵敏度极限给出的信噪比的近似表达式是：ＳＮＲ一（产ＡＩ）／系统噪声［４］。

对于红外成像系统，目标背景的反差是由温差△Ｔ来确定的，系统噪声常被作为噪声等效温差ＮＥＤＴ，这种近似只适用于那些目标的角视距与预测计算距离处

的系统分辨率相比较大的情况。ｒ是平均大气稠密度系数，△Ｊ是目标和背景间的对比强度差（对红外成像系

１７７

一一一一一一

一＿薹～～

一一ｙ

ｎ“

，

ｓ

ｇ

一一一～一一．莹ｈ

眦眦

一

¨ｋ

Ｊ．皂坶．耋ｍ

一一一一～～一．咖啊ｈ一一

翟淼慧一一一一一～胁

一一㈨一一一郴豪兰一

～一一一～一～～～～一一～～一～一洲一一出一一一一一一一一一一吣～啡她一一一ｍ

ｍ

陀汕扎．舱恼

ｗ

一一～一万方数据