水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試方法Measurementmethodsforimagequalityofunderwatercameraopticalsystem2025-04-18發(fā)布I 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4測(cè)試原理 15測(cè)試條件 26測(cè)試設(shè)備 2 28數(shù)據(jù)處理 4附錄A(資料性)水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試報(bào)告記錄 參考文獻(xiàn) 6本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)電信股份有限公司人工智能研究院(上海)、中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所、西北工業(yè)大學(xué)、自然資源部北海海洋技術(shù)中心、中國(guó)海洋大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、上海恒生浩盛海洋科技有限公司、南京理工大學(xué)、西安中科立德紅外科技有限公司。本文件主要起草人：李學(xué)龍、吳國(guó)俊、孫哲、楊敏、郭金家、封斐、王新偉、孫科林、黃胤卿、史容娜、葉旺全、何忠江、陳銀、楊景川、袁媛、王震、孫亮、王瀚宇、王根祥、隋修寶、姚哲毅、劉偉、陳繼銘。1僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本GB/T10557攝影感光度測(cè)定用光源日光、白熾鎢絲燈和印相燈GB13200水質(zhì)濁度的測(cè)定GB/T19953數(shù)碼相機(jī)分辨率的測(cè)量GB/T27667光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)評(píng)價(jià)畸變的測(cè)定如圖1所示，均勻照明的水下專用平行光管物鏡焦面處放置分劃板，標(biāo)引序號(hào)說明：1——光源：2——分劃板；3——水下專用平行光管：4——水下專用平行光管物鏡；5——水體；6——待測(cè)水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)；7——待測(cè)水下相機(jī)；8——相機(jī)靶面。注：圖中虛線表示待測(cè)水下相機(jī)置于水下云臺(tái)上，可隨水下云臺(tái)旋轉(zhuǎn)。2圖1測(cè)試裝置示意圖5測(cè)試條件水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試應(yīng)滿足下列條件：b)試驗(yàn)應(yīng)避免水體散射對(duì)水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試的影響，水體衰減系數(shù)不應(yīng)大于0.05m?1'@550nm,水質(zhì)參數(shù)測(cè)量方法按照GB13200相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6測(cè)試設(shè)備6.1測(cè)試設(shè)備應(yīng)由測(cè)試水池、水下專用平行光管、水下云臺(tái)、顯示器和主機(jī)組成。6.2測(cè)試水池：長(zhǎng)度應(yīng)大于水下專用平行光管長(zhǎng)度、水下專用平行光管工作距離和待測(cè)水下相機(jī)長(zhǎng)度之和，寬度應(yīng)大于待測(cè)水下相機(jī)長(zhǎng)度的2倍。6.3水下專用平行光管：應(yīng)在檢定或校準(zhǔn)周期內(nèi)，符合JB/T7399中對(duì)像質(zhì)、照明等的規(guī)定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：a)焦距應(yīng)為待測(cè)水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)焦距的2倍~5倍。水下相機(jī)檢測(cè)，應(yīng)采用GB/T10557規(guī)定的日光型光源或白熾燈作為水下專用平行光管光源；b)對(duì)特殊波段設(shè)計(jì)的單波長(zhǎng)水下相機(jī)檢測(cè)，采用相應(yīng)波長(zhǎng)的激光作為水下專用平行光管光源；c)水下專用平行光管內(nèi)部光源發(fā)出的光經(jīng)毛玻璃勻光后，對(duì)于不同分劃板的照明應(yīng)保證任一部位的照度均勻，不得超出分劃板中心區(qū)平均照度的±10%,亮度應(yīng)能使待測(cè)水下相機(jī)具有足夠的輸出電平；d)水下專用平行光管內(nèi)部分劃板應(yīng)包含分辨率板和星點(diǎn)板，應(yīng)通過手動(dòng)/電動(dòng)平移臺(tái)精確調(diào)節(jié)分劃板的軸向位置，根據(jù)水下專用平行光管光學(xué)參數(shù)可明確分劃板不同軸向位置對(duì)應(yīng)的模擬物距，滿足待測(cè)水下相機(jī)不同物距下的像質(zhì)檢測(cè)。6.4水下云臺(tái)：可在水下環(huán)境搭載待測(cè)相機(jī)實(shí)現(xiàn)一維的高精度角度調(diào)節(jié)，由主機(jī)控制并實(shí)時(shí)輸出當(dāng)前6.5顯示器：應(yīng)實(shí)時(shí)顯示待測(cè)水下相機(jī)所采集的圖像。6.6主機(jī)：應(yīng)與待測(cè)水下相機(jī)和水下云臺(tái)互連，支持相機(jī)參數(shù)設(shè)置、圖像數(shù)據(jù)接收、云臺(tái)控制、狀態(tài)顯示與圖像處理。分辨率測(cè)試應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：a)測(cè)試前應(yīng)先檢查水下專用平行光管及水下相機(jī)的密封性，并將待測(cè)水下相機(jī)按初始設(shè)定狀態(tài)試驗(yàn)，當(dāng)無初始設(shè)定時(shí)按常用參數(shù)設(shè)置。變焦距光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)分別在短焦端和長(zhǎng)焦端試驗(yàn)。曝光參數(shù)和調(diào)焦方式等不作限定；b)將水下專用平行光管內(nèi)部的分劃板切換為分辨率板，根據(jù)待測(cè)水下相機(jī)的設(shè)計(jì)物距，移動(dòng)分辨率板，移動(dòng)距離為d,利用水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)波段范圍內(nèi)的光源均勻照明；c)將待測(cè)水下相機(jī)安裝在水下云臺(tái)上，與主機(jī)、顯示器連接后放置于水下。水下相機(jī)入瞳放置于水下專用平行光管出瞳處，調(diào)整水下相機(jī)和水下平行光管位置，使平行光管光軸與水下相機(jī)視場(chǎng)光軸重合，具體布置方式按照?qǐng)D1;d)調(diào)整待測(cè)水下相機(jī)的位置使得分辨率板成像于視場(chǎng)中央，調(diào)整水下相機(jī)拍攝的曝光參數(shù)，待圖像穩(wěn)定后保存；e)轉(zhuǎn)動(dòng)水下云臺(tái)方位角，使平行光管內(nèi)部分辨率板成像于水下相機(jī)靶面不同位置，分別保存圖畸變測(cè)試應(yīng)按下列步驟執(zhí)行：a)按照7.1a)～d)規(guī)定的測(cè)試步驟進(jìn)行，并應(yīng)將水下專用平行光管內(nèi)部的分劃板切換為星點(diǎn)板；3b)標(biāo)記星點(diǎn)像位于圖像中心像素時(shí)水下云臺(tái)角度為初始角度；旋轉(zhuǎn)水下云臺(tái)至不同角度，拍攝星點(diǎn)圖像并記錄此時(shí)星點(diǎn)像的像素坐標(biāo)(xp,y)和水下云臺(tái)相對(duì)于初始角度的旋轉(zhuǎn)角度のp。分辨率判讀及檢索應(yīng)按JB/T9328的規(guī)定執(zhí)行，無特殊要求時(shí)，默認(rèn)子午方向和弧矢方向均能分辨a)當(dāng)物距為有限遠(yuǎn)時(shí)，按式(1)計(jì)算待測(cè)水下相機(jī)像方分辨率：Rm—像方分辨率，單位為線對(duì)每毫米(lp/mm);R?bj—物方分辨率，單位為微米(μm);β?—水下專用平行光管垂軸放大率；L——待測(cè)水下相機(jī)物距，取負(fù)值，單位為毫米(mm);d—水下專用平行光管內(nèi)部分劃板移動(dòng)距離，按圖1中布置，向右為正，單位為毫米(mm)。b)當(dāng)物距為無限遠(yuǎn)時(shí)，按式(4)計(jì)算待測(cè)水下相機(jī)像方分辨率：f—待測(cè)水下相機(jī)焦距，取正值，單位為毫米(mm)。在不指定絕對(duì)畸變和相對(duì)畸變的情況下，畸變一般指相對(duì)畸變。按式(5)計(jì)算待測(cè)水下相機(jī)畸變：4@p——水下云臺(tái)相對(duì)于初始角度的旋轉(zhuǎn)角度，單位為度(°)。3)測(cè)試地點(diǎn)；4)環(huán)境溫度；5)測(cè)試水深；5(資料性)水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試報(bào)告記錄水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試報(bào)告記錄見表A.1。表A.1水下相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)測(cè)試報(bào)告記錄第一次：測(cè)試地點(diǎn)第三次；畸變[1]GB/T10050-2009光學(xué)和光學(xué)儀器參考波長(zhǎng)[2]GB/T10987-2009光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)定