国家标准 GB/T30697一2014 星载大视场多光谱相机性能测试方法 Ieslmethossofcharsacterhstestorspaeebrmemtispetral camera withwidefieldofview 2014-12-31发布 2015-08-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30697一2014 目次前言范围规范性引用文件术语,定义和缩略语 -般要求实验室光谱定标实验室绝对辐射定标静态调制传递丽数测试拼接精度测试物方视场角测试相对孔径测试 l0 透射比测试 11 S 杂光系数测试 12
GB/T30697一2014 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)提出并归口本标推起草单位;科学院长春光学精密机械与物理研究所本标淮主要起草人;武星星,刘金国,贾平,吴国栋,韩诚山,万志,周怀得,何静
GB/T30697一2014 星载大视场多光谱相机性能测试方法范围本标准规定了星载大视场多光谱相机的测试环境,测试设备和测试方法本标准适用于视场角10°~120",工作波段在380nm1100nm之间,波段数量310个,通过焦平面拼接实现的星载大视场多光谱相机的实验室性能测试规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T139622009光学仪器术语 GB/T14950一2009摄影测量与遥感术语 GB/T25915.1一2010洁净室及相关受控环境第1部分:空气洁净度等级 GB506112010电子工程防静电设计规范术语、定义和缩略语术语和定义 3.1 GB/T139622009和GB/T14950一2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 星载大视场多光谱相机spacebormemutispectralcamerawithwidefriedofview 以卫星为平台,视场角10'~120'"工作波段在380nm~1100nm之间,波段数量310个,通过焦平面拼接实现大视场的光学遥感相机 3.1.2 波长准确度wavelengthaccuraey 仪器波长指示器上所指示的波长值与实际波长值的变化量 3.1.3 波长重复性wavelengthrepeatability 仪器波长指示器多次指示同一波长时所给出的实际波长值的变化量 3.2缩略语下列缩略语适用于本文件 CCD 电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice) FwHM半高全宽(FulwidthHalMaximum RMS 均方根(RootMeanSquare) UPS 不间断电源(UninterruptiblePowerSystem
GB/T30697一2014 -般要求 4.1测试环境测试环境应满足如下条件温度:20C士1C,待测试相机对温度有特殊要求时,按要求执行,以尽量模拟相机在轨运行期间的实际工作温度为原则 b相对湿度:40%一60%,待测试相机对相对湿度有特殊要求时,按要求执行 c 洁净度;达到或高于GB/T25915.1一2010规定的IsO8级; d)防静电要求;防静电工作区符合GB50611一2010的相关规定,参加人员穿着防静电服和防静电胶鞋,操作人员佩带防静电腕带 4.2测试设备和仪器 4.2.1设备和仪器测试中使用的设备和仪器应在使用有效期内或者使用前经过上一级标准计量单位标定,性能指标等满足测试的要求 4.2.2电源电压与频率被测相机供电电源的电压与频率应与卫星上一致,使用UPs不间断电源,避免突然断电对相机的损坏 4.3测试报告测试报告的内容包括测试项目、测试条件、测试设备、测试人员、测试时间及地点、测试数据及分析和测试结论实验室光谱定标 5.1测试目的测量星载大视场多光谱相机各光谱通道的相对光谱响应曲线,确定各光谱通道的峰值波长、半峰值起始波长、半峰值终止波长和光谱半宽度 5.2测试条件除了符合A.1规定外,要求测试应在屏蔽杂光的暗室内进行 5.3 测试设备 5.3.1宽谱照明光源输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谐段,并具有良好的稳定性和较强的光谐辐亮度输出,可选用卤鸽灯、氲灯等 5.3.2标准参考谱线光源应具有稳定的特征谱线,可采用低压汞灯、稳频激光器等
GB/T30697一2014 5.3.3单色仪输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,波长准确度和波长重复性应小于光谱定标峰值波长允许偏差的三分之一 5.3.4平行光管输出光谐范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谐段,发散角应至少覆盖星载大视场多光谱相机的1020个像元,出瞳应大于星载大视场多光谱相机人瞳 5.3.5光谱辐射计测量范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,光谱分辨率应小于光谐定标峰值波长允许偏差,重复性应小于1%,并且在使用前对波长准确度和光谱辐亮度响应度进行校准 5.3.6数据采集系统对待测试相机输出的各光谱通道数据进行显示、,采集,存储和处理,满足待测试相机的数传接口要求,图像数据的显示,采集、存储和处理的量化位数和待测试相机的量化位数相同,具备单次采集、存储和处理固定行数图像数据的能力 5.3.7转台调整星载大视场多光谱相机的光轴指向,当星载大视场多光谱相机的焦平面由多片成像传感器拼接而成时,通过调整转台使单色仪的狭缝像落在不同片的成像传感器上 5.4测试流程具体测试步骤如下对单色仪进行波长校准单色仪波长校准原理见图1,采用标准参考谱线光源作为测试光源控制单色仪进行波长扫描，同时读取光谱辐射计的输出将输出曲线上的峰值点对应的波长与标准参考谱线光源的特征谐线波长进行比较,以标准参考谐线光源的特征谐线为基准对单色仪的波长位置进行校正,建立单色仪控制输出波长与波长真值的对应关系将测试光源更换为宽谱照明光源,按图2布置好单色仪、平行光管和待定标相机,调整后3者的光轴同心,相机人瞳靠近转台回转中心关闭光源,使待定标相机在暗背景下成像,由数据采集系统采集各光谱通道的暗背景图像数据,采集多组数据取平均值,数据不少于50组说明标准参考谱线光源单色仪 3 平行光管光谱辐射计图1单色仪波长校准原理示意图
GB/T30697一2014 说明宽谱照明光源; 单色仪; 平行光管光谐辅射计; -星载大视场多光谱相机; 转台图2光谱定标原理示意图通过单色仪预扫描,找到相机待定标光谱通道输出的狭缝像的最大灰度值对应的波长位置,将单色仪的输出设置为该波长,调节宽谱照明光源的电流改变光源能量,使相机待定标光谱通道输出的狭缝像的最大灰度值达到其满量程的1/2一2/3 在定标谐段范围内,连续调整单色仪的输出波长,调整步长应不大于待定标相机的光谱定标峰值波长允许偏差利用光谱辐射计测量不同波长单色平行光的相对光谱辐射强度由数据采集系统采集不同波长单色平行光对应的待标定相机各光谱通道光谱定标图像数据,采集多组数据取平均值,数据不少于50组由各光谱通道在不同波长单色平行光下的光谱定标图像数据、相对光谱辐射强度以及暗背景图像数据,用光谱定标图像数据减去暗背景图像数据后除以相对光谱辐射强度,并进行归一化,得到不同波长下的相对光谱响应度,从而可以绘制各光谱通道的相对光谱响应曲线,计算得到各光谱通道的峰值波长、半峰值起始波长,半峰值终止波长和光谱半宽度当相机的焦平面由多片成像传感器拼接而成时,调整转台使单色仪的狭缝像落在不同片的成像传感器上,重复步骤c)~e)直到各片传感器测试完毕 5.5数据处理方法 5.5.1半峰值起始波长从相对光谱响应曲线中查询归一化相对光谱响应度上升到0.5时对应的波长,得到该光谱通道的半峰值起始波长 5.5.2半峰值终止波长从相对光谐响应曲线中查询归一化相对光谱响应度下降到0.5时对应的波长,得到该光谱通道的半峰值终止波长 5.5.3峰值波长从相对光谱响应曲线中查询归一化相对光谱响应度为1时对应的波长,得到该光谱通道的峰值波长
GB/T30697一2014 5.5.4光谱半宽度根据半高全宽(FwHM),由半峰值终止波长和半峰值起始波长计算光谱半宽度,按式(1)计算 A入=入E一入s (1 式中: 入 -光谱半宽度,单位为纳米(nm) -半峰值终止波长,单位为纳米(n nm; 入g -半峰值起始波长,单位为纳米(nm) 入s 实验室绝对辐射定标 6.1测试目的建立星载大视场多光谱相机人脆处辐亮度和数字量化输出值之间的定量关系 6.2 测试条件符合5.2的规定 6.3基于辐射源的定标方法 6.3.1测试设备 6.3.1.1光谱辐照度标准灯辐射光谱范围覆盖星载大视场多光谱相机的工作波段,绝对光谱辐照度经过国家计量部门的校准且处于有效期内,工作电压和稳定性满足正常使用要求 6.3.1.2标准白板光谱反射比和双向反射分布丽数经过国家计量部门的校准且处于有效期内 6.3.1.3积分球输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谐段,开口处辐亮度具有良好的均匀性和稳定性,非均匀性小于2%,稳定性小于1%/4h,积分球开口应大于星载大视场多光谱相机的人瞳且能覆盖星载大视场多光谱相机的整个视场 6.3.1.4光谱辐射计测量范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,重复性应小于1%,并且在使用前对波长准确度和光谱辐亮度响应度进行校准 6.3.1.5数据采集系统符合5.3.6的规定 6.3.2测试流程基于辐射源的实验室绝对辐射定标的原理见图3
GB/T30697一2014 说明积分球; 标准白板; 光谱辐射计; 光谱辐照度标准灯 -星载大视场多光谱相机图3基于辐射源的实验室绝对辐射定标原理示意图具体测试步骤如下积分球输出辐亮度的定标利用光谱辐照度标准灯和反射比已知的标准白板构成的光谱辐亮 a 度标准对光谱辐射计进行定标,再用光谱辐射计定标积分球的辐亮度调整待定标相机的位置和姿态,使待定标相机光轴与积分球开口中心高度一致,且相机光轴与积分球开口面法线平行,使球光源能够充满待定标相机的全孔径和全视场将相机的增积 5 益、积分时间等成像工作参数设置为在轨工作时的默认值汉,使待定标相机在睛背景下成像.由数据采集系统采集各光谱通道的暗背紧图关闭积分球光源，像数据,采集多组数据取平均值,数据不少于50组根据星载大视场多光谱相机待定标光谱通道所要求的最大,典型和最小辐亮度,设定若干个辐亮度等级通过控制积分球光源,实现不同辐亮度等级的输出用光谱辐射计对每个辐亮度等级下积分球输出的光谱辐亮度进行测量用数据采集系统对每个辐亮度等级下待定标光谱通道的图像数据进行采集,每次采集多组数据取平均值,数据不少于50组由暗背景图像数据和各个辐亮度等级下的图像数据与辐亮度,建立待定标光谱通道人瞳辐亮度和成像传感器每个像元的数字量化输出值之间的定量关系,应用线性最小二乘法拟合求解各像元的绝对定标系数和暗信号输出当需要针对不同成像工作参数进行辐射定标时将成像工作参数设置为目标值,重复步骤e)e) 6.3.3数据处理方法设对于某一光谱通道,包括暗背景共有N个辐亮度等级,在该光谱通道光谱范围内的辐亮度为L i=1,2,,N),某个像元在各辐亮度等级的数字量化输出值为DN,(i=1,2,,N),则该像元的绝对定标系数和暗信号输出理论上应满足式(2).
GB/T30697一2014 =l,,N DN，=RL，十B( 式中: -第i个辐亮度等级的数字量化输出值,无量纲 DN 第i个辐亮度等级的辐亮度,单位为瓦每平方米球面度(w sr-1); m ”sr，w-I); -绝对定标系数,单位为平方米球面度每瓦(m B -暗信号输出,无量纲使用最小二乘法对N组数据(L,DN,)拟合直线,直线的斜率即为绝对定标系数R,直线在横轴上的截距即为暗信号输出B 6.4基于标准探测器的定标方法 6.4.1测试设备 6.4.1.1辐亮度标准探测器测量范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,使用前已通过低温绝对辐射计完成定标 6.4.1.2积分球符合6.3.1.3的规定 6.4.1.3数据采集系统符合5.3.6的规定 6.4.2测试流程基于标准探测器的实验室绝对辐射定标原理见图4 说明积分球; -辐亮度标准探测器; 3 -星载大视场多光谱相机图4基于标准探测器的实验室绝对辐射定标原理示意图具体测试步骤如下: a)使用辐亮度标准探测器对积分球输出辐亮度进行定标 b)余下测试步骤同6.3.2中的步骤b)e)
GB/T30697一2014 6.4.3数据处理方法同6.3.3 静态调制传递函数测试 7.1测试目的测量星载大视场多光谱相机整机各个光谱通道在奈奎斯特(Nyuist)频率下的静态调制传递函数 7.2测试条件符合5.2的规定 7.3测试设备 7.3.1积分球输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,开口处辐亮度具有良好的均匀性和稳定性,非均匀性小于2%,稳定性小于1%/4h 7.3.2调制传递函数测试用分划板分划板由矩形黑白条纹组成,如图5所示为了产生奈奎斯特(Nyquist)频率下的矩形波目标,条纹宽度满足式(3)的要求 3 式中: 分划板条纹宽度,单位为毫米(mm); 平行光管的焦距,单位为毫米(mm) 待定标相机的焦距,单位为毫米(mm); 待定标相机像元尺寸,单位为毫米(n mm 说明: 黑条纹; 白条纹图5调制传递函数测试用分划板组成原理示意图
GB/T30697一2014 7.3.3平行光管输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,出瞳应大于星载大视场多光谱相机的人瞳,发散角应至少覆盖星载大视场多光谱相机的50个像元,焦距为星载大视场多光谱相机焦距的3倍以上,波像差RMS值应小于入/20 7.3.4转台通过调整转台使分划板像落在不同视场位置,实现对不同视场位置的静态调制传递函数进行测量 7.3.5气浮平台或光学平台固有频率应不大于2Hz.平台的大小和载荷能力应足以承载平行光管、转台等其他测试设备和待测试相机 7.3.6数据采集系统符合5.3.6要求,在测试调制传递函数前应已进行CCD的一致性校正测试流程星载大视场多光谱相机整机静态调制传递函数测试原理见图6. 说明: 积分球; 调制传递函数测试用分划板; 平行光管; -星载大视场多光谱相机转台; 气浮平台或光学平台图6静态调制传递函数测试原理示意图具体测试步骤如下: 按图6布置好平行光管、转台和待测试相机,调整后平行光管光轴和待测试相机光轴重合,相机人瞳靠近转台回转中心; 在平行光管焦平面放置调制传递函数测试用分划板,调整调制传递函数测试用分划板使目标刻线与成像传感器线阵方向垂直,并用积分球照明; 沿水平方向调整调制传递函数测试用分划板的位置,使白条纹的数字量化输出值达到最大; 用数据采集系统采集待测试相机各光谱通道的图像,采集多组数据取平均值,数据不少于50 组由图像中黑条纹和白条纹的数字量化输出值计算奈奎斯特(Nyquist)频率下的对比传递函数,再根据对比传递函数计算奈奎斯特(Nyquist)频率下的静态调制传递函数当需要对其
GB/30697一2014 他视场位置的静态调制传递函数进行测试时,调整转台使分划板像落在对应的视场位置,重复步骤c)~d)直到完成所有视场位置静态调制传递丽数的测试 7.5数据处理方法 7.5.1对比传递函数相邻的黑条纹和白条纹像的调制度由式(4)计算得到 DN 一DN M DN十DN 式中: 相邻黑条纹和白条纹像的调制度,无量纲; Mo” DN 白条纹的数字量化输出值,无量纲 DN 与白条纹相邻的黑条纹的数字量化输出值,无量纲奈奎斯特(Nyquist)频率下的对比传递函数由式(5)计算得到 Mo 5 CTF M 式中: CTF 奈奎斯特(Nyquist)频率下的对比传递函数,无量纲: M " 相邻黑条纹和白条纹像的调制度,无量纲; M 相邻黑条纹和白条纹的输人调制度,无量纲 7.5.2静态调制传递函数待定标相机的静态调制传递函数由式(6)计算得到: MTF,--CT 式中: MTF 奈奎斯特(Nyquist)频率下的静态调制传递函数,无量纲奈奎斯特(Nyquist)频率下的对比传递函数,无量纲 CTF 拼接精度测试 8.1 测试目的测量星载大视场多光谱相机由多个成像传感器拼接焦平面时的拼接精度,包括实际搭接像元数、搭接精度与单行成像传感器的直线度,以及交错拼接时两行成像传感器之间的平行度 8.2测试条件符合4.1的规定 8.3测试设备星载大视场多光谱相机拼接精度的测试由拼接仪完成拼接仪的组成和工作原理见图7 10o
GB/T30697一2014 匹说明计算机; 光源摄像机高倍显微系统装有光栅尺的Y向精密导轨: 拼接后的焦平面， -装有光栅尺的x向精密导轨平台图7拼接仪的组成和工作原理示意图拼接仪由计算机、光源,摄像机、高倍显微系统,X向精密导轨、Y向精密导轨、三维调整工装和平台组成摄像机将通过高倍显微系统放大后的焦平面的像传送到计算机,在计算机的显示器上显示 X向精密导轨和Y向精密导轨都带高精度光栅尺,光栅尺的分辨率和定位精度应满足拼接精度的测量要求 X向精密导轨和Y向精密导轨的行程应大于焦平面在X向和Y向的尺寸 X向精密导轨和Y 向精密导轨在整个行程范围的直线度应满足拼接精度的测量要求 8.4测试流程测试流程如下 a 将拼接后的焦平面用三维调整工装安装在平台上,调整三维调整工装,使焦平面与X向和Y 向精密导轨的导轨面平行沿x向精密导轨移动高倍显微系统和摄像机,通过计算机的显示器监视成像传感器和显微镜 b 十字丝的相对位置,调整三维调整工装,使第一行成像传感器和x向精密导轨平行,之后将焦平面固定在三维调整工装上 1l
GB/30697一2014 如图8所示,当成像传感器上有感光区起始和结束标志时,沿X向和Y向精密导轨移动高倍显微系统和摄像机,使显微镜十字丝依次与各片成像传感器的感光区起始和结束标志对齐,记录下x向和Y向精密导轨所带光栅尺的读数,得到该成像传感器感光区起始和结束位置的坐标当成像传感器上没有感光区起始和结束标志时,沿Xx向和Y向精密导轨移动高倍显微系统和摄像机,使显微镜十字丝依次与成像传感器感光区左上角和右上角的两直角边对齐,记录下X向和Y向精密导轨所带光栅尺的读数,得到该成像传感器感光区起始和结束位置的坐标由各片成像传感器感光区起始和结束位置的坐标,使用最小包容区域法求解单行成像传感器的直线度和两行成像传感器之间的平行度;根据交错相邻的成像传感器的感光区结束位置与感光区开始位置之间的横向距离,除以成像传感器像元尺寸即可计算出实际搭接像元数,实际搭接像元数与要求的搭接像元数之差即为搭接误差说明十字丝; 2 -成像传感器的感光区起始或结束标志成像传感器感光区 3 图8拼接精度测试原理示意图 8.5数据处理方法 8.5.1直线度使用最小包容区域法求解单行成像传感器直线度的原理如图9所示,图中圆形黑点代表第一行成像传感器感光区的起始和结束位置,方形黑点代表第二行成像传感器感光区的起始或结束位置用两条平行直线A，相A 包容圆形黑点,使三个接触点的位置高低相间分布(高一低一高或低一高一低). 即符合最小条件,且包容的区域最小,则A和A 之间的纵向距离L，即为第一行成像传感器的直线度同理得到第二行成像传感器的直线度为L 12
GB/T30697一2014 说明 -第一行成像传感器的直线度; IL -第二行成像传感器的直线度; L！ P 两行成像传感器的平行度，图9直线度和平行度的数据处理示意图 8.5.2平行度如图9所示,过各个方型黑点做平行A，和A，的直线.这些平行直线在Y轴上的最大截距和最小截距之差P即为用长度表示的两行成像传感器之间的平行度将用长度表示的平行度误差除以焦平面长度可以得到用角量表示的平行度误差物方视场角测试 9.1测试目的测量星载大视场多光谱相机整机的物方视场角 9.2测试条件符合4.1的规定 9.3测试设备 g.3.1宽谱照明光源符合5.3.1规定 9.3.2星点板星孔直径根据待测试相机的相对孔径和工作波段确定 9.3.3平行光管符合5.3.4的规定 13
GB/T30697一2014 9.3.4转台转台的测角精度应满足视场角测量精度的要求 9.3.5数据采集系统符合5.3.6的要求 9.4测试流程视场角的测试原理如图10所示说明宽谱照明光源; 星点板; 平行光管待测试相机; 转台图10视场角测试原理示意图具体测试步骤如下按图10布置好平行光管、转台和待测试相机,调整后平行光管光轴和待测试相机光轴重合,相 a 机人瞳靠近转台回转中心在平行光管焦平面放置星点板,用宽谱光源照明,并用数据采集系统对星载大视场多光谱相机 b 输出的各光谱通道数据进行采集和显示旋转转台让星点孔的像从显示器上整个图像的一端移动到另一端,即从焦平面的一端移动到在转动转台时,如果发现星点孔的像尚未移另一端,转台转过的角度即为所测的物方视场角动到图像的边缘时即已消失,需要让回转中心更加接近人瞳中心或者加大平行光管的口径当需要测量另一个方向的物方视场角时,将相机绕光轴旋转90°,采用相同方法进行测试测试多次取平均值,测试次数不少于3次 9.5数据处理方法物方视场角按式(7)计算 2o= d d" 式中: -物方视场角,单位为度("); 2w 焦平面一端对应的转台读数,单位为度("); a 焦平面另一端对应的转台读数,单位为度(") 0 相对孔径测试 10 10.1 测试目的测量星载大视场多光谱相机的相对孔径 14
GB/T30697一2014 10.2测试条件符合4.1的规定,测试时不带CCD探测器 10.3测试设备 10.3.1漫射屏应适当选择漫射屏的尺寸以能照亮整个孔径光阑 10.3.2测量显微镜应适当选择测量显微镜的倍数以便观察测量 10.3.3导轨导轨带光栅尺,光棚尺的分辨率和定位精度应满足相对孔径的测量精度要求导轨的行程应大于待测试相机的人腋尺寸 10.4测试流程相对孔径的测试原理如图11所示说明漫射屏; 待测试相机光学系统测量显微镜; 导轨图11相对孔径测试原理示意图具体测试步骤如下在待测试相机光学系统前放置带光棚尺的导轨,将测量显微镜安装在导轨上,使导轨和待测试相机光学系统的光轴垂直,测量显微镜光轴与待测试相机的光轴重合 b)在待测试相机光学系统的像方放置漫射屏,从像方漫射照亮孔径光闹沿导轨移动测量显微镜,测量人瞳直径,测试多次取平均值,测试次数不少于3次若待测相机光学系统光闹形状不是圆形,绕相机光铀调整相机角度进行其他方向的测试,人瞳直径以等效面积的圆直径计算根据人`直径和已知的相机焦距计算相对孔径 10.5数据处理方法按式(8)计算相对孔径: 8 D-" 15
GB/T30697一2014 式中: DR 相对孔径,无量纲; 渊试得到的人瞧直径,单位为毫米(mm) D 已知的相机焦距,单位为毫米(mm). 1 透射比测试 11.1 测试目的测量星载大视场多光谱相机光学系统的透射比 11.2测试条件符合5.2的规定,测试时不带cCD探测器 11.3测试设备 1.3.1点光源平行光管所用点光源的输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,并具有良好的稳定性出腋应大于星载大视场多光谱相机的人脏 11.3.2可变光闹用于调节点光源平行光管出射平行光的口径 11.3.3检流计检流计的量程满足光电接收器的最大输出要求 11.3.4光电接收器光电接收器的光谐响应范围应覆盖星载大视场多光谐相机的工作谐段,使用前加装与待测试相机工作谱段范围相同的滤光片 11.3.5积分球光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,积分球开口应大于星载大视场多光谱相机的人障 11.3.6视场光闻与待测试相机的实际视场光阐的大小一致 11.4测试流程透射比测试原理见图12,具体测试步骤如下按图12a)布置测试设备,测试光路中不加人待测试相机光学系统,关闭点光源平行光管光源， a 在暗背景下调节检流计使检流计光标指零打开点光源平行光管光源,调节可变光闹的口径,使之小于待测试相机的人瞳,点光源平行光管出射光束能全部直接进人积分球,记录检流计的读数m,,测试多次取平均值,测量次数不少于3次; 如图12b)所示,保持可变光阑的口径不变,在测试光路中加人待测试相机光学系统和视场光 16
GB/T30697一2014 闹,记录检流计的读数mi,测试多次取平均值,测试次数不少于3次; 根据未加人待测试相机光学系统和加人待测试相机光学系统时的检流计读数计算待测试相机光学系统的透射比 11.5数据处理方法透射比按式(9)计算 m0 式中: 透射比,无量纲加人待测试相机光学系统时的检流计读数,单位为安培(A) 71 -未加人待测试相机光学系统时的检流计读数,单位为安培A) ma 说明: 点光源平行光管; 可变光闹; 检流计; 光电接收器; 积分球; -待测试相机光学系统; 视场光闹图12透射比测量原理示意图 17
GB/T30697一2014 1 杂光系数测试 12.1 测试目的测量星载大视场多光谱相机光学系统的轴向杂光系数 12.2测试条件符合5.2的规定,测试时不带cCD探测器 12.3测试设备 12.3.1牛角形消光管不作特殊规定 12.3.2球形平行光管输出光谱范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,出瞳应大于星载大视场多光谱相机人瞳 12.3.3宽谱照明光源符合5.3.1规定 12.3.4球形平行光管可变光闹用于调节球形平行光管出射平行光的口径 12.3.5积分球可变光闲用于调节积分球人射平行光的口径 12.3.6检流计检流计的量程应满足光电接收器的最大输出要求 12.3.7光电接收器光电援收器的光谱响应范围应覆盖星载大视场多光谱相机的工作谱段,使用前加装与待测试相机工作谐段范围相同的滤光片 12.3.8积分球符合12.3.5规定 12.3.9白塞子不作特殊要求 12.3.10中性滤光片透过率经过标定,标定精度满足杂光系数测试精度要求 12.4测试流程杂光系数的测试原理见图13,具体测试步骤如下: 18
GB/T30697一2014 按图13a)布置测试设备,使被测相机光学系统和球形平行光管之间的距离尽可能小,调节球 a 形平行光管可变光阑,使球形平行光管出射光束充满待测试相机光学系统的人瞳 b)关闭积分球光闹.在暗背景下调节检流计使检流计光标指零将牛角形消光管装于球形平行光管的焦平面处,使黑体面成像于积分球人面上,调节积分球可变光闹,使可变光闱的口径为黑体面像的70%,记录检流计的读数m.,测试多次取平均值测量次数不少于3次; 如图13b)所示,用白塞子代替牛角形消光管,在测试光路中加人中性滤光片,记录检流计的读数m,,测试多次取平均值,测量次数不少于3次根据检流计读数m 、m 和中性滤光片的透过率计算待测试相机光学系统的杂光系数 10 b) 说明牛角形消光管检流计; 球形平行光管光电接收器 -积分球; 宽谱照明光源; -球形平行光管可变光闸 10 白塞子; -中性滤光片待测试相机光学系统; 11 积分球可变光，图13杂光系数测量原理示意图 12.5数据处理方法杂光系数按式(10)计算: n T (10 m 式中: 杂光系数,无量纲; 使用牛角消光管时的检流计读数,单位为安培(A)1 71，使用白塞子时的检流计读数,单位为安培(A); ms -中性滤光片的透过率,无量纲 T

星载大视场多光谱相机性能测试方法GB/T30697-2014

引言

随着卫星技术的不断发展，星载相机已经成为获取地球资源信息的重要手段之一。其中，大视场多光谱相机以其能够同时获取高分辨率和高光谱信息的特点，受到越来越多的关注。然而，如何对其进行性能测试，是影响相机应用效果的重要因素之一。

GB/T30697-2014标准介绍

GB/T30697-2014是我国针对星载相机制定的性能测试标准之一，主要涵盖了相机的空间性能、光学性能、辐射性能、电气性能等方面。其中，对于大视场多光谱相机，需要关注以下几个方面：

视场角：即相机能够观测到的范围，通常以水平视场和垂直视场两个方向为主。
分辨率：即相机可以获取到的最小物体大小，通常使用线对测试方法进行测量。
光谱响应：即相机在不同波长范围内的响应情况，通常使用辐射法进行测量。

测试流程

基于GB/T30697-2014标准，大视场多光谱相机的性能测试流程如下：

空间性能测试：主要包括视场角测量和分辨率测试。其中，视场角测量可以采用靶点法或者全景图法进行，分辨率测试则通常使用线对测试方法进行测量。
光学性能测试：主要包括MTF测试和畸变测试。其中，MTF测试通常使用奇异函数法（SFR）进行测量，畸变测试则通常使用网格法进行测量。
辐射性能测试：主要包括光谱响应测试和辐射定标测试。其中，光谱响应测试可以通过比较相机接收器的输出信号和已知辐射光源的参考信号来进行；辐射定标测试则需要在实验室环境下进行，以获取相机的辐射响应曲线。
电气性能测试：主要包括供电质量测试和信号接口测试。其中，供电质量测试需要测试电源稳定性、噪声等指标；信号接口测试则需要测试相机输出端口的电平和带宽等参数。

关键参数

基于上述测试流程，大视场多光谱相机的关键参数包括：

水平视场角、垂直视场角
分辨率
MTF
畸变
光谱响应
辐射定标系数

结论

星载大视场多光谱相机在应用前需要进行性能测试，以确保其能够达到预期效果。GB/T30697-2014标准提供了一套完整的测试流程和关键参数，为相机性能测试提供了指导和参考。因此，对于大视场多光谱相机的使用者来说，熟悉该标准并掌握其中的测试方法是非常必要的。